Bring in a trimmed down gcc-3.4-20040618.
[dragonfly.git] / contrib / gcc-3.4 / 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 @copying
10 @c man begin COPYRIGHT
11 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
12 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
13 Free Software Foundation, Inc.
14
15 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
16 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
17 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
18 the license is included in the
19 @c man end
20 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
21 @ignore
22 @c man begin COPYRIGHT
23 man page gfdl(7).
24 @c man end
25 @end ignore
26
27 @c man begin COPYRIGHT
28 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
29 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
30
31 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
32
33      A GNU Manual
34
35 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
36
37      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
38      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
39      funds for GNU development.
40 @c man end
41 @end copying
42
43 @macro gcctabopt{body}
44 @code{\body\}
45 @end macro
46
47 @c Create a separate index for command line options.
48 @defcodeindex op
49 @syncodeindex vr op
50
51 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
52 @set cppmanual
53
54 @ifinfo
55 @dircategory Programming
56 @direntry
57 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
58 @end direntry
59 @end ifinfo
60
61 @titlepage
62 @title The C Preprocessor
63 @subtitle Last revised April 2001
64 @subtitle for GCC version 3
65 @author Richard M. Stallman
66 @author Zachary Weinberg
67 @page
68 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
69 @c override it.
70 @vskip 0pt plus 1filll
71 @insertcopying
72 @end titlepage
73 @contents
74 @page
75
76 @ifnottex
77 @node Top
78 @top
79 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
80 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
81 useful on its own.
82
83 @menu
84 * Overview::
85 * Header Files::
86 * Macros::
87 * Conditionals::
88 * Diagnostics::
89 * Line Control::
90 * Pragmas::
91 * Other Directives::
92 * Preprocessor Output::
93 * Traditional Mode::
94 * Implementation Details::
95 * Invocation::
96 * Environment Variables::
97 * GNU Free Documentation License::
98 * Index of Directives::
99 * Option Index::
100 * Concept Index::
101
102 @detailmenu
103  --- The Detailed Node Listing ---
104
105 Overview
106
107 * Character sets::
108 * Initial processing::
109 * Tokenization::
110 * The preprocessing language::
111
112 Header Files
113
114 * Include Syntax::
115 * Include Operation::
116 * Search Path::
117 * Once-Only Headers::
118 * Computed Includes::
119 * Wrapper Headers::
120 * System Headers::
121
122 Macros
123
124 * Object-like Macros::
125 * Function-like Macros::
126 * Macro Arguments::
127 * Stringification::
128 * Concatenation::
129 * Variadic Macros::
130 * Predefined Macros::
131 * Undefining and Redefining Macros::
132 * Directives Within Macro Arguments::
133 * Macro Pitfalls::
134
135 Predefined Macros
136
137 * Standard Predefined Macros::
138 * Common Predefined Macros::
139 * System-specific Predefined Macros::
140 * C++ Named Operators::
141
142 Macro Pitfalls
143
144 * Misnesting::
145 * Operator Precedence Problems::
146 * Swallowing the Semicolon::
147 * Duplication of Side Effects::
148 * Self-Referential Macros::
149 * Argument Prescan::
150 * Newlines in Arguments::
151
152 Conditionals
153
154 * Conditional Uses::
155 * Conditional Syntax::
156 * Deleted Code::
157
158 Conditional Syntax
159
160 * Ifdef::
161 * If::
162 * Defined::
163 * Else::
164 * Elif::
165
166 Implementation Details
167
168 * Implementation-defined behavior::
169 * Implementation limits::
170 * Obsolete Features::
171 * Differences from previous versions::
172
173 Obsolete Features
174
175 * Assertions::
176 * Obsolete once-only headers::
177
178 @end detailmenu
179 @end menu
180
181 @insertcopying
182 @end ifnottex
183
184 @node Overview
185 @chapter Overview
186 @c man begin DESCRIPTION
187 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
188 that is used automatically by the C compiler to transform your program
189 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
190 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
191 constructs.
192
193 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
194 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
195 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
196 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
197 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
198 preserving characteristics of the input which are not significant to
199 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
200 will be removed, and the Makefile will not work.
201
202 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
203 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
204 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
205 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
206 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
207 instead of native language comments, and keeping macros simple.
208
209 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
210 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
211 facilities.  Most high level programming languages have their own
212 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
213 try a true general text processor, such as GNU M4.
214
215 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
216 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
217 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
218 few things required by the standard.  These are features which are
219 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
220 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
221 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
222 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
223 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
224
225 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
226 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
227 behavior does not conflict with traditional semantics, the
228 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
229 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
230 Mode}.
231
232 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
233 manual refer to GNU CPP.
234 @c man end
235
236 @menu
237 * Character sets::
238 * Initial processing::
239 * Tokenization::
240 * The preprocessing language::
241 @end menu
242
243 @node Character sets
244 @section Character sets
245
246 Source code character set processing in C and related languages is
247 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
248 there are really at least four.
249
250 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
251 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
252 convert the file into the character set it uses for internal
253 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
254 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
255 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
256
257 At present, GNU CPP does not implement conversion from arbitrary file
258 encodings to the source character set.  Use of any encoding other than
259 plain ASCII or UTF-8, except in comments, will cause errors.  Use of
260 encodings that are not strict supersets of ASCII, such as Shift JIS,
261 may cause errors even if non-ASCII characters appear only in comments.
262 We plan to fix this in the near future.
263
264 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
265 carried out in the source character set.  If you request textual
266 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
267 in UTF-8.
268
269 After preprocessing is complete, string and character constants are
270 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
271 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
272 matching the source character set.  Wide string and character
273 constants have their own character set, which is not called out
274 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
275 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
276 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
277 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
278 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
279 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
280 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
281 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
282 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
283 the character in the source character set that they represent, then
284 converted to the execution character set, just like unescaped
285 characters.
286
287 GCC does not permit the use of characters outside the ASCII range, nor
288 @samp{\u} and @samp{\U} escapes, in identifiers.  We hope this will
289 change eventually, but there are problems with the standard semantics
290 of such ``extended identifiers'' which must be resolved through the
291 ISO C and C++ committees first.
292
293 @node Initial processing
294 @section Initial processing
295
296 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
297 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
298 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
299 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
300 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
301 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
302 standard.
303
304 @enumerate
305 @item
306 @cindex line endings
307 The input file is read into memory and broken into lines.
308
309 Different systems use different conventions to indicate the end of a
310 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
311 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
312 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
313 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
314 on any of those systems to a different one and use it without
315 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
316 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
317 is edited on computers with different conventions that share a network
318 file system.)
319
320 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
321 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
322 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
323 warning message.
324
325 @item
326 @cindex trigraphs
327 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
328 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
329 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
330 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
331 converts them.
332
333 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
334 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
335 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
336 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
337 constant for a newline.
338
339 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
340 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
341 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
342 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
343 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
344
345 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
346 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
347 the question marks, or by separating the string literal at the
348 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
349 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
350 do not recognize these idioms.
351
352 The nine trigraphs and their replacements are
353
354 @smallexample
355 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
356 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
357 @end smallexample
358
359 @item
360 @cindex continued lines
361 @cindex backslash-newline
362 Continued lines are merged into one long line.
363
364 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
365 backslash is removed and the following line is joined with the current
366 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
367 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
368 only at white space.)
369
370 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
371 @dfn{backslash-newline}.
372
373 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
374 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
375 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
376 line, GCC will warn you about it.
377
378 @item
379 @cindex comments
380 @cindex line comments
381 @cindex block comments
382 All comments are replaced with single spaces.
383
384 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
385 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
386 nest:
387
388 @smallexample
389 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
390 @end smallexample
391
392 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
393 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
394 because they would end in the same place anyway.
395
396 @smallexample
397 // @r{this is} // @r{one comment}
398 @r{text outside comment}
399 @end smallexample
400 @end enumerate
401
402 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
403
404 @smallexample
405 @group
406 /* @r{block comment}
407    // @r{contains line comment}
408    @r{yet more comment}
409  */ @r{outside comment}
410
411 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
412 @end group
413 @end smallexample
414
415 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
416 comment.
417
418 @smallexample
419 @group
420  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
421     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
422 @end group
423 @end smallexample
424
425 Comments are not recognized within string literals.
426 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
427 an empty string.
428
429 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
430 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
431 of the C standard, they are an official part of the language.
432
433 Since these transformations happen before all other processing, you can
434 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
435 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
436 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
437 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
438 For example:
439
440 @smallexample
441 @group
442 /\
443 *
444 */ # /*
445 */ defi\
446 ne FO\
447 O 10\
448 20
449 @end group
450 @end smallexample
451
452 @noindent
453 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
454 extremely confusing and should not be used in code intended to be
455 readable.
456
457 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
458 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
459 program, however.
460
461 @node Tokenization
462 @section Tokenization
463
464 @cindex tokens
465 @cindex preprocessing tokens
466 After the textual transformations are finished, the input file is
467 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
468 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
469 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
470 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
471 but it is often necessary to avoid ambiguities.
472
473 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
474 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
475 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
476 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
477 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
478 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
479 could not.
480
481 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
482 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
483 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
484
485 @smallexample
486 @group
487 #define foo() bar
488 foo()baz
489      @expansion{} bar baz
490 @emph{not}
491      @expansion{} barbaz
492 @end group
493 @end smallexample
494
495 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
496 preprocessing token becomes one compiler token.
497
498 @cindex identifiers
499 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
500 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
501 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
502 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
503 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
504 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
505 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
506 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
507
508 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
509 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
510 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
511
512 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
513 part of the ``basic source character set,'' at the implementation's
514 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
515 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
516 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  GCC does not presently
517 implement either feature in the preprocessor or the compiler.
518
519 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
520 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
521 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
522 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
523 option.  @xref{Invocation}.
524
525 @cindex numbers
526 @cindex preprocessing numbers
527 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
528 category includes all the normal integer and floating point constants
529 one expects of C, but also a number of other things one might not
530 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
531 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
532 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
533 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
534 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
535 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
536 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
537
538 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
539 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
540 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
541 which is complicated.  The definition also permits you to split an
542 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
543 pasted back together with the @samp{##} operator.
544
545 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
546 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
547 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
548 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
549 might have intended.
550
551 @cindex string literals
552 @cindex string constants
553 @cindex character constants
554 @cindex header file names
555 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
556 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
557 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
558 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
559 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
560 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
561 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
562 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
563 the length of a character constant, but the value of a character
564 constant that contains more than one character is
565 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
566
567 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
568 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
569 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
570 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
571 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
572 Operation}.
573
574 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
575 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
576 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
577 from previous versions}.
578
579 @cindex punctuators
580 @cindex digraphs
581 @cindex alternative tokens
582 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
583 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
584 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
585 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
586 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
587 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
588 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
589 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
590 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
591 their corresponding normal punctuators are:
592
593 @smallexample
594 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
595 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
596 @end smallexample
597
598 @cindex other tokens
599 Any other single character is considered ``other.'' It is passed on to
600 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
601 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
602 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
603 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
604 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
605 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
606 implementation.  This will change when proper support for international
607 character sets is added to GCC@.
608
609 NUL is a special case because of the high probability that its
610 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
611 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
612 silently ignored, just as any other character would be.  In running
613 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
614 have the same meaning.
615
616 @smallexample
617 #define X^@@1
618 #define X 1
619 @end smallexample
620
621 @noindent
622 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
623 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
624 warning message.
625
626 @node The preprocessing language
627 @section The preprocessing language
628 @cindex directives
629 @cindex preprocessing directives
630 @cindex directive line
631 @cindex directive name
632
633 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
634 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
635 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
636 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
637 what most people think of as the preprocessor's job.
638
639 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
640 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
641
642 @itemize @bullet
643 @item
644 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
645 substituted into your program.
646
647 @item
648 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
649 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
650 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
651 automatically defined for you.
652
653 @item
654 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
655 program according to various conditions.
656
657 @item
658 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
659 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
660 control to inform the compiler where each source line originally came
661 from.
662
663 @item
664 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
665 or warnings.
666 @end itemize
667
668 There are a few more, less useful, features.
669
670 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
671 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
672 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
673 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
674 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
675 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
676 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
677 the directive that defines a macro.
678
679 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
680 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
681 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
682 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
683
684 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
685 preprocessing directives.
686
687 Some directives require arguments; these make up the rest of the
688 directive line and must be separated from the directive name by
689 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
690 name and the intended expansion of the macro.
691
692 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
693 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
694 which extends past the end of the line.  In either case, when the
695 directive is processed, the continuations have already been merged with
696 the first line to make one long line.
697
698 @node Header Files
699 @chapter Header Files
700
701 @cindex header file
702 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
703 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
704 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
705 C preprocessing directive @samp{#include}.
706
707 Header files serve two purposes.
708
709 @itemize @bullet
710 @item
711 @cindex system header files
712 System header files declare the interfaces to parts of the operating
713 system.  You include them in your program to supply the definitions and
714 declarations you need to invoke system calls and libraries.
715
716 @item
717 Your own header files contain declarations for interfaces between the
718 source files of your program.  Each time you have a group of related
719 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
720 several different source files, it is a good idea to create a header
721 file for them.
722 @end itemize
723
724 Including a header file produces the same results as copying the header
725 file into each source file that needs it.  Such copying would be
726 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
727 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
728 can be changed in one place, and programs that include the header file
729 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
730 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
731 as the risk that a failure to find one copy will result in
732 inconsistencies within a program.
733
734 In C, the usual convention is to give header files names that end with
735 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
736 underscores in header file names, and at most one dot.
737
738 @menu
739 * Include Syntax::
740 * Include Operation::
741 * Search Path::
742 * Once-Only Headers::
743 * Computed Includes::
744 * Wrapper Headers::
745 * System Headers::
746 @end menu
747
748 @node Include Syntax
749 @section Include Syntax
750
751 @findex #include
752 Both user and system header files are included using the preprocessing
753 directive @samp{#include}.  It has two variants:
754
755 @table @code
756 @item #include <@var{file}>
757 This variant is used for system header files.  It searches for a file
758 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
759 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
760
761 @item #include "@var{file}"
762 This variant is used for header files of your own program.  It searches
763 for a file named @var{file} first in the directory containing the
764 current file, then in the same directories used for @code{<@var{file}>}.
765 @end table
766
767 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
768 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
769 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
770 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
771
772 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
773 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
774 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
775 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
776 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
777 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
778 to use only @samp{/}.)
779
780 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
781 after the file name.
782
783 @node Include Operation
784 @section Include Operation
785
786 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
787 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
788 current file.  The output from the preprocessor contains the output
789 already generated, followed by the output resulting from the included
790 file, followed by the output that comes from the text after the
791 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
792 @file{header.h} as follows,
793
794 @smallexample
795 char *test (void);
796 @end smallexample
797
798 @noindent
799 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
800 like this,
801
802 @smallexample
803 int x;
804 #include "header.h"
805
806 int
807 main (void)
808 @{
809   puts (test ());
810 @}
811 @end smallexample
812
813 @noindent
814 the compiler will see the same token stream as it would if
815 @file{program.c} read
816
817 @smallexample
818 int x;
819 char *test (void);
820
821 int
822 main (void)
823 @{
824   puts (test ());
825 @}
826 @end smallexample
827
828 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
829 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
830 included from another file.  The include file could even contain the
831 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
832 the end of a statement that was started in the including file.  However,
833 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
834 literals which have not been closed by the end of an included file are
835 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
836 the file.
837
838 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
839 syntactic units---function declarations or definitions, type
840 declarations, etc.
841
842 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
843 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
844 final newline.
845
846 @node Search Path
847 @section Search Path
848
849 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
850 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
851 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
852
853 @smallexample
854 /usr/local/include
855 @var{libdir}/gcc/@var{target}/@var{version}/include
856 /usr/@var{target}/include
857 /usr/include
858 @end smallexample
859
860 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
861 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
862 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
863 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
864 version of GCC in use.
865
866 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
867 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
868 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
869 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
870 this case, the option is ignored and the search order for system
871 directories remains unchanged.
872
873 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
874 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
875 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
876 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
877
878 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
879 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
880 operating system kernel or some other program that does not use the
881 standard C library facilities, or the standard C library itself.
882 @option{-I} options are not ignored as described above when
883 @option{-nostdinc} is in effect.
884
885 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
886 first in the directory containing the current file, then in the same
887 places it would have looked for a header requested with angle brackets.
888 For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
889 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
890 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
891
892 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
893 directory containing the current file.
894
895 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
896 This has two effects.  First, directories appearing before the
897 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
898 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
899 headers.  Second, the directory containing the current file is not
900 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
901 named by an @option{-I} switch.
902
903 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
904 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
905 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
906 compiler's current working directory for header files.  That may or may
907 not be the same as the directory containing the current file.
908
909 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
910 @option{-I./-}.
911
912 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
913 generally less useful.  @xref{Invocation}.
914
915 @node Once-Only Headers
916 @section Once-Only Headers
917 @cindex repeated inclusion
918 @cindex including just once
919 @cindex wrapper @code{#ifndef}
920
921 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
922 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
923 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
924 it will certainly waste time.
925
926 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
927 of the file in a conditional, like this:
928
929 @smallexample
930 @group
931 /* File foo.  */
932 #ifndef FILE_FOO_SEEN
933 #define FILE_FOO_SEEN
934
935 @var{the entire file}
936
937 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
938 @end group
939 @end smallexample
940
941 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
942 When the header is included again, the conditional will be false,
943 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
944 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
945 twice.
946
947 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
948 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
949 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
950 not bother to rescan the file at all.
951
952 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
953 this optimization.
954
955 @cindex controlling macro
956 @cindex guard macro
957 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
958 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
959 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
960 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
961 file, the macro name should contain the name of the file and some
962 additional text, to avoid conflicts with other header files.
963
964 @node Computed Includes
965 @section Computed Includes
966 @cindex computed includes
967 @cindex macros in include
968
969 Sometimes it is necessary to select one of several different header
970 files to be included into your program.  They might specify
971 configuration parameters to be used on different sorts of operating
972 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
973
974 @smallexample
975 #if SYSTEM_1
976 # include "system_1.h"
977 #elif SYSTEM_2
978 # include "system_2.h"
979 #elif SYSTEM_3
980 @dots{}
981 #endif
982 @end smallexample
983
984 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
985 ability to use a macro for the header name.  This is called a
986 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
987 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
988
989 @smallexample
990 #define SYSTEM_H "system_1.h"
991 @dots{}
992 #include SYSTEM_H
993 @end smallexample
994
995 @noindent
996 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
997 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
998 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
999 @option{-D} option.
1000
1001 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1002 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1003 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1004 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1005 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1006 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1007
1008 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1009 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1010 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1011 like running text would be.
1012
1013 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1014 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1015 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1016 escapes in the string.  Therefore
1017
1018 @smallexample
1019 #define HEADER "a\"b"
1020 #include HEADER
1021 @end smallexample
1022
1023 @noindent
1024 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1025 to the rules for double-quoted includes.
1026
1027 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1028 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1029 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1030 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1031 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1032 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1033 according to the rules for angle-bracket includes.
1034
1035 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1036 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1037 if the result of expansion does not match either of the two expected
1038 forms.
1039
1040 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1041 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1042 computed includes differently, we recommend you use only a single
1043 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1044 minimize confusion for people reading your program.
1045
1046 @node Wrapper Headers
1047 @section Wrapper Headers
1048 @cindex wrapper headers
1049 @cindex overriding a header file
1050 @findex #include_next
1051
1052 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1053 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1054 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1055 a new header file with the same name and insert it in the search path
1056 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1057 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1058 the old header from the new one?
1059
1060 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1061 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1062 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1063 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1064
1065 You could include the old header with an absolute pathname:
1066 @smallexample
1067 #include "/usr/include/old-header.h"
1068 @end smallexample
1069 @noindent
1070 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1071 would have to edit the new headers to match.
1072
1073 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1074 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1075 @emph{next} file with this name.''  This directive works like
1076 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1077 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1078 in which the current file was found.
1079
1080 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1081 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1082 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1083 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1084 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1085 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1086
1087 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1088 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1089 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1090 file named, starting with the directory in the search path after the one
1091 where the current file was found.
1092
1093 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1094 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1095 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1096 program; it should be used only to make global corrections along the
1097 lines of @command{fixincludes}.
1098
1099 @node System Headers
1100 @section System Headers
1101 @cindex system header files
1102
1103 The header files declaring interfaces to the operating system and
1104 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1105 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1106 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1107 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1108 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1109 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1110 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1111 because of code in macros defined in system headers.
1112
1113 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1114 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1115 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1116
1117 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1118 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1119 found in that directory will be considered system headers.
1120
1121 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1122 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1123 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1124 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1125 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1126
1127 @findex #pragma GCC system_header
1128 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1129 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1130 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1131 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1132 system_header}} has no effect in the primary source file.
1133
1134 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1135 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1136 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1137 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1138 or from the command line.
1139
1140 @node Macros
1141 @chapter Macros
1142
1143 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1144 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1145 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1146 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1147 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1148
1149 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1150 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1151 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1152 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1153 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1154 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1155 macros when you are compiling C++.
1156
1157 @menu
1158 * Object-like Macros::
1159 * Function-like Macros::
1160 * Macro Arguments::
1161 * Stringification::
1162 * Concatenation::
1163 * Variadic Macros::
1164 * Predefined Macros::
1165 * Undefining and Redefining Macros::
1166 * Directives Within Macro Arguments::
1167 * Macro Pitfalls::
1168 @end menu
1169
1170 @node Object-like Macros
1171 @section Object-like Macros
1172 @cindex object-like macro
1173 @cindex symbolic constants
1174 @cindex manifest constants
1175
1176 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1177 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1178 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1179 symbolic names to numeric constants.
1180
1181 @findex #define
1182 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1183 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1184 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1185 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1186
1187 @smallexample
1188 #define BUFFER_SIZE 1024
1189 @end smallexample
1190
1191 @noindent
1192 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1193 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1194 there comes a C statement of the form
1195
1196 @smallexample
1197 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1198 @end smallexample
1199
1200 @noindent
1201 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1202 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1203 if you had written
1204
1205 @smallexample
1206 foo = (char *) malloc (1024);
1207 @end smallexample
1208
1209 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1210 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1211 macros.
1212
1213 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1214 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1215 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1216 come out on one line.  For example,
1217
1218 @smallexample
1219 #define NUMBERS 1, \
1220                 2, \
1221                 3
1222 int x[] = @{ NUMBERS @};
1223      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1224 @end smallexample
1225
1226 @noindent
1227 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1228 in error messages.
1229
1230 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1231 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1232 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1233 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1234
1235 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1236 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1237 to the C preprocessor
1238
1239 @smallexample
1240 foo = X;
1241 #define X 4
1242 bar = X;
1243 @end smallexample
1244
1245 @noindent
1246 produces
1247
1248 @smallexample
1249 foo = X;
1250 bar = 4;
1251 @end smallexample
1252
1253 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1254 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1255 macros to expand.  For example,
1256
1257 @smallexample
1258 @group
1259 #define TABLESIZE BUFSIZE
1260 #define BUFSIZE 1024
1261 TABLESIZE
1262      @expansion{} BUFSIZE
1263      @expansion{} 1024
1264 @end group
1265 @end smallexample
1266
1267 @noindent
1268 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1269 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1270
1271 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1272 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1273 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1274 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1275 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1276 more macro names.
1277
1278 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1279 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1280 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1281 currently in effect:
1282
1283 @smallexample
1284 #define BUFSIZE 1020
1285 #define TABLESIZE BUFSIZE
1286 #undef BUFSIZE
1287 #define BUFSIZE 37
1288 @end smallexample
1289
1290 @noindent
1291 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1292
1293 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1294 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1295 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1296 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1297
1298 @node Function-like Macros
1299 @section Function-like Macros
1300 @cindex function-like macros
1301
1302 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1303 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1304 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1305 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1306
1307 @smallexample
1308 #define lang_init()  c_init()
1309 lang_init()
1310      @expansion{} c_init()
1311 @end smallexample
1312
1313 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1314 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1315 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1316 name, and you wish to use the function sometimes.
1317
1318 @smallexample
1319 extern void foo(void);
1320 #define foo() /* optimized inline version */
1321 @dots{}
1322   foo();
1323   funcptr = foo;
1324 @end smallexample
1325
1326 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1327 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1328 be expanded, it would cause a syntax error.
1329
1330 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1331 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1332 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1333 parentheses.
1334
1335 @smallexample
1336 #define lang_init ()    c_init()
1337 lang_init()
1338      @expansion{} () c_init()()
1339 @end smallexample
1340
1341 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1342 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1343 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1344 consume those parentheses.
1345
1346 @node Macro Arguments
1347 @section Macro Arguments
1348 @cindex arguments
1349 @cindex macros with arguments
1350 @cindex arguments in macro definitions
1351
1352 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1353 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1354 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1355 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1356 separated by commas and optionally whitespace.
1357
1358 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1359 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1360 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1361 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1362 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1363 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1364 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1365 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1366 macro body.)
1367
1368 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1369 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1370
1371 @smallexample
1372 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1373   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1374   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1375   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1376 @end smallexample
1377
1378 @noindent
1379 (In this small example you can already see several of the dangers of
1380 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1381
1382 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1383 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1384 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1385 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1386 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1387 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1388
1389 @smallexample
1390 macro (array[x = y, x + 1])
1391 @end smallexample
1392
1393 @noindent
1394 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1395 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1396 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1397 code.
1398
1399 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1400 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1401 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1402 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1403 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1404 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1405 Prescan}, for detailed discussion.
1406
1407 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1408
1409 @smallexample
1410   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1411 @end smallexample
1412
1413 @noindent
1414 and then to
1415
1416 @smallexample
1417 @group
1418 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1419  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1420  : (c))
1421 @end group
1422 @end smallexample
1423
1424 @noindent
1425 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1426
1427 @cindex empty macro arguments
1428 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1429 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1430 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1431 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1432 Here are some silly examples using @code{min}:
1433
1434 @smallexample
1435 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1436 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1437 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1438 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1439
1440 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1441 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1442 @end smallexample
1443
1444 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1445 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1446 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1447 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1448 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1449 empty argument was required.
1450
1451 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1452 their corresponding actual arguments.
1453
1454 @smallexample
1455 #define foo(x) x, "x"
1456 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1457 @end smallexample
1458
1459 @node Stringification
1460 @section Stringification
1461 @cindex stringification
1462 @cindex @samp{#} operator
1463
1464 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1465 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1466 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1467 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1468 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1469 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1470 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1471
1472 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1473 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1474 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1475 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1476 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1477 long string.
1478
1479 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1480
1481 @smallexample
1482 @group
1483 #define WARN_IF(EXP) \
1484 do @{ if (EXP) \
1485         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1486 while (0)
1487 WARN_IF (x == 0);
1488      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1489            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1490 @end group
1491 @end smallexample
1492
1493 @noindent
1494 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1495 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1496 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1497 @code{if} statement, but not in the string.
1498
1499 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1500 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1501 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1502 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1503
1504 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1505 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1506 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1507 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1508 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1509 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1510 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1511 stringifies to @t{"\n"}.
1512
1513 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1514 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1515 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1516 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1517 never appear in stringified text.
1518
1519 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1520
1521 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1522 you have to use two levels of macros.
1523
1524 @smallexample
1525 #define xstr(s) str(s)
1526 #define str(s) #s
1527 #define foo 4
1528 str (foo)
1529      @expansion{} "foo"
1530 xstr (foo)
1531      @expansion{} xstr (4)
1532      @expansion{} str (4)
1533      @expansion{} "4"
1534 @end smallexample
1535
1536 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1537 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1538 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1539 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1540 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1541
1542 @node Concatenation
1543 @section Concatenation
1544 @cindex concatenation
1545 @cindex token pasting
1546 @cindex token concatenation
1547 @cindex @samp{##} operator
1548
1549 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1550 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1551 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1552 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1553 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1554 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1555 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1556 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1557 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1558 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1559 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1560 token pasting.
1561
1562 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1563 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1564 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1565 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1566 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1567 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1568 simply remove the @samp{##}.
1569
1570 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1571 but you could just as well write them as one token in the first place.
1572 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1573 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1574 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1575 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1576 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1577 effect.
1578
1579 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1580 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1581 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1582 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1583 comments, and you can put comments in arguments that will be
1584 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1585 end of a macro body.
1586
1587 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1588 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1589 as follows:
1590
1591 @smallexample
1592 @group
1593 struct command
1594 @{
1595   char *name;
1596   void (*function) (void);
1597 @};
1598 @end group
1599
1600 @group
1601 struct command commands[] =
1602 @{
1603   @{ "quit", quit_command @},
1604   @{ "help", help_command @},
1605   @dots{}
1606 @};
1607 @end group
1608 @end smallexample
1609
1610 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1611 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1612 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1613 constant can be created with stringification, and the function name by
1614 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1615
1616 @smallexample
1617 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1618
1619 struct command commands[] =
1620 @{
1621   COMMAND (quit),
1622   COMMAND (help),
1623   @dots{}
1624 @};
1625 @end smallexample
1626
1627 @node Variadic Macros
1628 @section Variadic Macros
1629 @cindex variable number of arguments
1630 @cindex macros with variable arguments
1631 @cindex variadic macros
1632
1633 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1634 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1635 a function.  Here is an example:
1636
1637 @smallexample
1638 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1639 @end smallexample
1640
1641 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1642 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1643 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1644 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1645 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1646 have this expansion:
1647
1648 @smallexample
1649 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1650      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1651 @end smallexample
1652
1653 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1654 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1655 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1656 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1657 below for an important special case for @samp{##}.)
1658
1659 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1660 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1661 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1662 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1663 The @code{eprintf} macro above could be written
1664
1665 @smallexample
1666 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1667 @end smallexample
1668
1669 @noindent
1670 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1671 extension in the same macro.
1672
1673 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1674 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1675
1676 @smallexample
1677 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1678 @end smallexample
1679
1680 @noindent
1681 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1682 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1683 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1684 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1685 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1686 there will be an extra comma after the format string.
1687
1688 @smallexample
1689 eprintf("success!\n", );
1690      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1691 @end smallexample
1692
1693 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1694 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1695
1696 @smallexample
1697 eprintf ("success!\n")
1698      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1699 @end smallexample
1700
1701 @noindent
1702 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1703 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1704
1705 @smallexample
1706 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1707 @end smallexample
1708
1709 @noindent
1710 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1711 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1712 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1713 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1714
1715 @smallexample
1716 eprintf ("success!\n")
1717      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1718 @end smallexample
1719
1720 @noindent
1721 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1722 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1723 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1724 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1725 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1726 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1727 standard, and drops it otherwise.
1728
1729 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1730 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1731 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1732 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1733 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1734 purpose.
1735
1736 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1737 for a long time, but only with a named variable argument
1738 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1739 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1740 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1741 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1742 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1743
1744 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1745 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1746 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1747 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1748 be a comma, and there must be white space between that comma and
1749 whatever comes immediately before it:
1750
1751 @smallexample
1752 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1753 @end smallexample
1754
1755 @noindent
1756 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1757
1758 @node Predefined Macros
1759 @section Predefined Macros
1760
1761 @cindex predefined macros
1762 Several object-like macros are predefined; you use them without
1763 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1764 common, and system-specific.
1765
1766 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1767 predefined macros, but you cannot undefine them.
1768
1769 @menu
1770 * Standard Predefined Macros::
1771 * Common Predefined Macros::
1772 * System-specific Predefined Macros::
1773 * C++ Named Operators::
1774 @end menu
1775
1776 @node Standard Predefined Macros
1777 @subsection Standard Predefined Macros
1778 @cindex standard predefined macros.
1779
1780 The standard predefined macros are specified by the relevant
1781 language standards, so they are available with all compilers that
1782 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1783 them.  Their names all start with double underscores.
1784
1785 @table @code
1786 @item __FILE__
1787 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1788 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1789 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1790 input file name argument.  For example,
1791 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1792 macro.
1793
1794 @item __LINE__
1795 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1796 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1797 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1798 new line of source code.
1799 @end table
1800
1801 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1802 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1803 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1804 example,
1805
1806 @smallexample
1807 fprintf (stderr, "Internal error: "
1808                  "negative string length "
1809                  "%d at %s, line %d.",
1810          length, __FILE__, __LINE__);
1811 @end smallexample
1812
1813 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1814 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1815 that file, when processing resumes on the input file that contained
1816 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1817 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1818 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1819 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1820
1821 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1822 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1823
1824 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1825 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1826 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1827 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1828 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1829 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1830
1831 @table @code
1832
1833 @item __DATE__
1834 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1835 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1836 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1837 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1838
1839 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1840 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1841 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1842
1843 @item __TIME__
1844 This macro expands to a string constant that describes the time at
1845 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1846 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1847
1848 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1849 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1850 @code{"??:??:??"}.
1851
1852 @item __STDC__
1853 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1854 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1855 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1856 preprocessor always conforms to the standard unless the
1857 @option{-traditional-cpp} option is used.
1858
1859 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1860
1861 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1862 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1863 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1864 processing system header files, but when processing user files
1865 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1866 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1867 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1868
1869 @item __STDC_VERSION__
1870 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1871 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1872 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1873 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1874 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1875 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1876
1877 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1878 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1879 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1880 not yet complete.
1881
1882 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1883 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1884
1885 @item __STDC_HOSTED__
1886 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1887 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1888 facilities of the standard C library available.
1889
1890 @item __cplusplus
1891 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1892 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1893 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1894 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1895 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1896 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1897 instead.  We hope to complete our implementation in the near future.
1898
1899 @item __OBJC__
1900 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1901 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1902 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1903
1904 @item __ASSEMBLER__
1905 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1906 language.
1907
1908 @end table
1909
1910 @node Common Predefined Macros
1911 @subsection Common Predefined Macros
1912 @cindex common predefined macros
1913
1914 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1915 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1916 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1917 underscores.
1918
1919 @table @code
1920
1921 @item __GNUC__
1922 @itemx __GNUC_MINOR__
1923 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1924 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1925 preprocessor: C, C++, and Objective-C@.  Their values are the major
1926 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1927 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1928 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  They
1929 are defined only when the entire compiler is in use; if you invoke the
1930 preprocessor directly, they are not defined.
1931
1932 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1933 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1934 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1935
1936 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1937 by GCC, you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1938 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1939 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1940 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1941 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1942 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1943 like this:
1944
1945 @smallexample
1946 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1947 #if __GNUC__ > 3 || \
1948     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1949                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1950                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1951 @end smallexample
1952
1953 @noindent
1954 Another approach is to use the predefined macros to
1955 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1956
1957 @smallexample
1958 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1959                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1960                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1961 @dots{}
1962 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1963 #if GCC_VERSION > 30200
1964 @end smallexample
1965
1966 @noindent
1967 Many people find this form easier to understand.
1968
1969 @item __GNUG__
1970 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1971 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1972
1973 @item __STRICT_ANSI__
1974 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1975 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1976 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1977 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1978 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1979 standard.
1980
1981 @item __BASE_FILE__
1982 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1983 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1984 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1985
1986 @item __INCLUDE_LEVEL__
1987 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1988 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1989 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1990 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1991 base file specified on the command line.
1992
1993 @item __ELF__
1994 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
1995
1996 @item __VERSION__
1997 This macro expands to a string constant which describes the version of
1998 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
1999 particular form, but it can be counted on to contain at least the
2000 release number.
2001
2002 @item __OPTIMIZE__
2003 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
2004 @itemx __NO_INLINE__
2005 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2006 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2007 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2008 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2009 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2010 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2011
2012 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2013 definitions, using macros or inline functions, of system library
2014 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2015 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2016 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2017
2018 @item __CHAR_UNSIGNED__
2019 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2020 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2021 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2022 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2023
2024 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2025 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2026 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2027
2028 @item __REGISTER_PREFIX__
2029 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2030 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2031 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2032 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2033 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2034 to a single @samp{%}.
2035
2036 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2037 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2038 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2039 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2040 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2041
2042 This macro will have the correct definition even if
2043 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2044 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2045 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2046
2047 @item __SIZE_TYPE__
2048 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2049 @itemx __WCHAR_TYPE__
2050 @itemx __WINT_TYPE__
2051 These macros are defined to the correct underlying types for the
2052 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, and @code{wint_t}
2053 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2054 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2055 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2056 the typedefs.
2057
2058 @item __CHAR_BIT__
2059 Defined to the number of bits used in the representation of the
2060 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2061 numerical limits work correctly.  You should not use
2062 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2063
2064 @item __SCHAR_MAX__
2065 @itemx __WCHAR_MAX__
2066 @itemx __SHRT_MAX__
2067 @itemx __INT_MAX__
2068 @itemx __LONG_MAX__
2069 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2070 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2071 @code{signed short},
2072 @code{signed int}, @code{signed long}, and @code{signed long long} types
2073 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2074 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2075 the appropriate headers.
2076
2077 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2078 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2079 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2080 handling.
2081
2082 @item __NEXT_RUNTIME__
2083 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2084 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C.  If the GNU
2085 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2086 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2087
2088 @item __LP64__
2089 @itemx _LP64
2090 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2091 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2092 @code{int} uses 32-bit.
2093 @end table
2094
2095 @node System-specific Predefined Macros
2096 @subsection System-specific Predefined Macros
2097
2098 @cindex system-specific predefined macros
2099 @cindex predefined macros, system-specific
2100 @cindex reserved namespace
2101
2102 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2103 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2104 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2105 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2106 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2107 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2108 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2109
2110 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2111 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2112 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2113 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2114 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2115 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2116 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2117 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2118 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2119 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2120
2121 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2122 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2123 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2124 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2125 defined.
2126
2127 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2128 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2129 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2130 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2131 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2132 check specifically for features you need, using a tool such as
2133 @command{autoconf}.
2134
2135 @node C++ Named Operators
2136 @subsection C++ Named Operators
2137 @cindex named operators
2138 @cindex C++ named operators
2139 @cindex iso646.h
2140
2141 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2142 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2143 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2144 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2145 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2146 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2147 macro expanding to the appropriate punctuator.
2148
2149 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2150
2151 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2152 @item Named Operator @tab Punctuator
2153 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2154 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2155 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2156 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2157 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2158 @item @code{not}    @tab @code{!}
2159 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2160 @item @code{or}     @tab @code{||}
2161 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2162 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2163 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2164 @end multitable
2165
2166 @node Undefining and Redefining Macros
2167 @section Undefining and Redefining Macros
2168 @cindex undefining macros
2169 @cindex redefining macros
2170 @findex #undef
2171
2172 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2173 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2174 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2175 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2176 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2177 macro.
2178
2179 @smallexample
2180 #define FOO 4
2181 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2182 #undef FOO
2183 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2184 @end smallexample
2185
2186 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2187 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2188 need not have any resemblance to the old definition.
2189
2190 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2191 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2192 Two macro definitions are effectively the same if:
2193 @itemize @bullet
2194 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2195 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2196 @item If there are any parameters, they are the same.
2197 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2198 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2199 count as whitespace.
2200 @end itemize
2201
2202 @noindent
2203 These definitions are effectively the same:
2204 @smallexample
2205 #define FOUR (2 + 2)
2206 #define FOUR         (2    +    2)
2207 #define FOUR (2 /* two */ + 2)
2208 @end smallexample
2209 @noindent
2210 but these are not:
2211 @smallexample
2212 #define FOUR (2 + 2)
2213 #define FOUR ( 2+2 )
2214 #define FOUR (2 * 2)
2215 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2216 @end smallexample
2217
2218 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2219 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2220 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2221 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2222 instance, two different headers to define a common macro.  The
2223 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2224
2225 @node Directives Within Macro Arguments
2226 @section Directives Within Macro Arguments
2227 @cindex macro arguments and directives
2228
2229 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2230 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2231 behavior in these cases is undefined.
2232
2233 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2234 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2235 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2236 this limitation, and people would often be surprised that they could
2237 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2238 conditional compilation in the argument list to a normal library
2239 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2240 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2241 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2242 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2243 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2244 function-like macro invocation not present.
2245
2246 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2247 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2248 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2249 pathological example:
2250
2251 @smallexample
2252 #define f(x) x x
2253 f (1
2254 #undef f
2255 #define f 2
2256 f)
2257 @end smallexample
2258
2259 @noindent
2260 which expands to
2261
2262 @smallexample
2263 1 2 1 2
2264 @end smallexample
2265
2266 @noindent
2267 with the semantics described above.
2268
2269 @node Macro Pitfalls
2270 @section Macro Pitfalls
2271 @cindex problems with macros
2272 @cindex pitfalls of macros
2273
2274 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2275 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2276 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2277
2278 @menu
2279 * Misnesting::
2280 * Operator Precedence Problems::
2281 * Swallowing the Semicolon::
2282 * Duplication of Side Effects::
2283 * Self-Referential Macros::
2284 * Argument Prescan::
2285 * Newlines in Arguments::
2286 @end menu
2287
2288 @node Misnesting
2289 @subsection Misnesting
2290
2291 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2292 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2293 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2294 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2295 arguments.  For example,
2296
2297 @smallexample
2298 #define twice(x) (2*(x))
2299 #define call_with_1(x) x(1)
2300 call_with_1 (twice)
2301      @expansion{} twice(1)
2302      @expansion{} (2*(1))
2303 @end smallexample
2304
2305 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2306 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2307 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2308 For example,
2309
2310 @smallexample
2311 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2312 @dots{}
2313 strange(stderr) p, 35)
2314      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2315 @end smallexample
2316
2317 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2318 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2319 should be avoided.
2320
2321 @node Operator Precedence Problems
2322 @subsection Operator Precedence Problems
2323 @cindex parentheses in macro bodies
2324
2325 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2326 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2327 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2328 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2329 way.
2330
2331 Suppose you define a macro as follows,
2332
2333 @smallexample
2334 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2335 @end smallexample
2336
2337 @noindent
2338 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2339 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2340 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2341
2342 @smallexample
2343 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2344      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2345 @end smallexample
2346
2347 @noindent
2348 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2349 C make it equivalent to this:
2350
2351 @smallexample
2352 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2353 @end smallexample
2354
2355 @noindent
2356 What we want is this:
2357
2358 @smallexample
2359 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2360 @end smallexample
2361
2362 @noindent
2363 Defining the macro as
2364
2365 @smallexample
2366 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2367 @end smallexample
2368
2369 @noindent
2370 provides the desired result.
2371
2372 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2373 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2374 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2375 means something very different.  Here is what it expands to:
2376
2377 @smallexample
2378 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2379 @end smallexample
2380
2381 @noindent
2382 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2383 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2384 was intended to be inside.
2385
2386 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2387 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2388
2389 @smallexample
2390 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2391 @end smallexample
2392
2393 @node Swallowing the Semicolon
2394 @subsection Swallowing the Semicolon
2395 @cindex semicolons (after macro calls)
2396
2397 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2398 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2399 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2400 characters:
2401
2402 @smallexample
2403 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2404 @{ char *lim = (limit);         \
2405   while (p < lim) @{            \
2406     if (*p++ != ' ') @{         \
2407       p--; break; @}@}@}
2408 @end smallexample
2409
2410 @noindent
2411 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2412 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2413 be laid out if not part of a macro definition.
2414
2415 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2416 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2417 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2418 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2419 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2420 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2421
2422 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2423 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2424
2425 @smallexample
2426 if (*p != 0)
2427   SKIP_SPACES (p, lim);
2428 else @dots{}
2429 @end smallexample
2430
2431 @noindent
2432 The presence of two statements---the compound statement and a null
2433 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2434 makes invalid C code.
2435
2436 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2437 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2438
2439 @smallexample
2440 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2441 do @{ char *lim = (limit);         \
2442      while (p < lim) @{            \
2443        if (*p++ != ' ') @{         \
2444          p--; break; @}@}@}          \
2445 while (0)
2446 @end smallexample
2447
2448 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2449
2450 @smallexample
2451 do @{@dots{}@} while (0);
2452 @end smallexample
2453
2454 @noindent
2455 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2456 generate no extra code for it.
2457
2458 @node Duplication of Side Effects
2459 @subsection Duplication of Side Effects
2460
2461 @cindex side effects (in macro arguments)
2462 @cindex unsafe macros
2463 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2464
2465 @smallexample
2466 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2467 @end smallexample
2468
2469 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2470 as shown here,
2471
2472 @smallexample
2473 next = min (x + y, foo (z));
2474 @end smallexample
2475
2476 @noindent
2477 it expands as follows:
2478
2479 @smallexample
2480 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2481 @end smallexample
2482
2483 @noindent
2484 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2485 for @code{Y}.
2486
2487 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2488 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2489 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2490 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2491 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2492 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2493
2494 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2495 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2496 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2497 follows:
2498
2499 @smallexample
2500 #define min(X, Y)                \
2501 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2502    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2503    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2504 @end smallexample
2505
2506 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2507 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2508 This permits us to define local variables and assign each argument to
2509 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2510 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2511 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2512
2513 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2514 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2515 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2516 that variable in @code{min}:
2517
2518 @smallexample
2519 @group
2520 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2521 @dots{}
2522 @{
2523   int tem = foo (z);
2524   next = min (x + y, tem);
2525 @}
2526 @end group
2527 @end smallexample
2528
2529 @noindent
2530 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2531
2532 @node Self-Referential Macros
2533 @subsection Self-Referential Macros
2534 @cindex self-reference
2535
2536 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2537 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2538 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2539 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2540 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2541 the preprocessor output unchanged.  Let's consider an example:
2542
2543 @smallexample
2544 #define foo (4 + foo)
2545 @end smallexample
2546
2547 @noindent
2548 where @code{foo} is also a variable in your program.
2549
2550 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2551 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2552 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2553
2554 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2555 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2556 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2557 wherever @code{foo} is referred to.
2558
2559 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2560 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2561 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2562 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2563 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2564
2565 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2566 expands to itself.  If you write
2567
2568 @smallexample
2569 #define EPERM EPERM
2570 @end smallexample
2571
2572 @noindent
2573 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2574 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2575 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2576 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2577 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2578
2579 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2580 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2581 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2582 either.  Thus, if we have
2583
2584 @smallexample
2585 #define x (4 + y)
2586 #define y (2 * x)
2587 @end smallexample
2588
2589 @noindent
2590 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2591
2592 @smallexample
2593 @group
2594 x    @expansion{} (4 + y)
2595      @expansion{} (4 + (2 * x))
2596
2597 y    @expansion{} (2 * x)
2598      @expansion{} (2 * (4 + y))
2599 @end group
2600 @end smallexample
2601
2602 @noindent
2603 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2604 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2605
2606 @node Argument Prescan
2607 @subsection Argument Prescan
2608 @cindex expansion of arguments
2609 @cindex macro argument expansion
2610 @cindex prescan of macro arguments
2611
2612 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2613 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2614 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2615 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2616 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2617 macro calls in them.
2618
2619 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2620 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2621 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2622 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2623 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2624 same results.
2625
2626 You might expect the double scan to change the results when a
2627 self-referential macro is used in an argument of another macro
2628 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2629 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2630 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2631 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2632 second scan either.
2633
2634 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2635 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2636 that the prescan does make a difference in three special cases:
2637
2638 @itemize @bullet
2639 @item
2640 Nested calls to a macro.
2641
2642 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2643 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2644 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2645 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2646 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2647 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2648 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2649 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2650 be expanded.
2651
2652 @item
2653 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2654
2655 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2656 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2657 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2658 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2659 instance, if you have
2660
2661 @smallexample
2662 #define AFTERX(x) X_ ## x
2663 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2664 #define TABLESIZE 1024
2665 #define BUFSIZE TABLESIZE
2666 @end smallexample
2667
2668 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2669 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2670 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2671
2672 @item
2673 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2674
2675 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2676 wrong number of arguments.  Here is an example:
2677
2678 @smallexample
2679 #define foo  a,b
2680 #define bar(x) lose(x)
2681 #define lose(x) (1 + (x))
2682 @end smallexample
2683
2684 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2685 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2686 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2687 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2688 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2689 arithmetic operations:
2690
2691 @smallexample
2692 #define foo (a,b)
2693 @exdent or
2694 #define bar(x) lose((x))
2695 @end smallexample
2696
2697 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2698 definition from being interpreted as an argument separator.
2699
2700 @end itemize
2701
2702 @node Newlines in Arguments
2703 @subsection Newlines in Arguments
2704 @cindex newlines in macro arguments
2705
2706 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2707 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2708 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2709 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2710 different to the line containing the argument causing the problem.
2711
2712 Here is an example illustrating this:
2713
2714 @smallexample
2715 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2716
2717 ignore_second_arg (foo (),
2718                    ignored (),
2719                    syntax error);
2720 @end smallexample
2721
2722 @noindent
2723 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2724 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2725 even though the problematic code comes from line five.
2726
2727 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2728
2729 @node Conditionals
2730 @chapter Conditionals
2731 @cindex conditionals
2732
2733 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2734 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2735 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2736 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2737 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2738
2739 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2740 statement in C, but it is important to understand the difference between
2741 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2742 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2743 behave differently from run to run, depending on the data it is
2744 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2745 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2746 code to be included in the program depending on the situation at the
2747 time of compilation.
2748
2749 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2750 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2751 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2752 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2753 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2754 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2755 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2756 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2757 remains syntactically valid when it is not to be used.
2758
2759 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2760 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2761
2762 @menu
2763 * Conditional Uses::
2764 * Conditional Syntax::
2765 * Deleted Code::
2766 @end menu
2767
2768 @node Conditional Uses
2769 @section Conditional Uses
2770
2771 There are three general reasons to use a conditional.
2772
2773 @itemize @bullet
2774 @item
2775 A program may need to use different code depending on the machine or
2776 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2777 operating system may be erroneous on another operating system; for
2778 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2779 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2780 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2781 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2782 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2783
2784 @item
2785 You may want to be able to compile the same source file into two
2786 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2787 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2788 those data for debugging, and the other not.
2789
2790 @item
2791 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2792 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2793 @end itemize
2794
2795 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2796 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2797 conditionals.
2798
2799 @node Conditional Syntax
2800 @section Conditional Syntax
2801
2802 @findex #if
2803 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2804 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2805
2806 @menu
2807 * Ifdef::
2808 * If::
2809 * Defined::
2810 * Else::
2811 * Elif::
2812 @end menu
2813
2814 @node Ifdef
2815 @subsection Ifdef
2816 @findex #ifdef
2817 @findex #endif
2818
2819 The simplest sort of conditional is
2820
2821 @smallexample
2822 @group
2823 #ifdef @var{MACRO}
2824
2825 @var{controlled text}
2826
2827 #endif /* @var{MACRO} */
2828 @end group
2829 @end smallexample
2830
2831 @cindex conditional group
2832 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2833 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2834 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2835 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2836
2837 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2838 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2839 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2840 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2841 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2842 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2843 group in one file and end it in another.
2844
2845 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2846 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2847 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2848 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2849 must still be properly ended.
2850
2851 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2852 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2853 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2854 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2855 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2856 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2857 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2858
2859 @findex #ifndef
2860 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2861 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2862 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2863 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2864
2865 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2866 Here are some samples.
2867
2868 @itemize @bullet
2869 @item
2870 Some macros are predefined on each kind of machine
2871 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2872 code specially tuned for a particular machine.
2873
2874 @item
2875 System header files define more macros, associated with the features
2876 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2877 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2878
2879 @item
2880 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2881 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2882 compile the same source file into two different programs by choosing a
2883 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2884 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2885 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2886 Makefile.  @xref{Invocation}.
2887
2888 @item
2889 Your program might have a special header file (often called
2890 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2891 define or not define macros depending on the features of the system and
2892 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2893 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2894 @end itemize
2895
2896 @node If
2897 @subsection If
2898
2899 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2900 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2901
2902 @smallexample
2903 @group
2904 #if @var{expression}
2905
2906 @var{controlled text}
2907
2908 #endif /* @var{expression} */
2909 @end group
2910 @end smallexample
2911
2912 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2913 restrictions.  It may contain
2914
2915 @itemize @bullet
2916 @item
2917 Integer constants.
2918
2919 @item
2920 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2921 code.
2922
2923 @item
2924 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2925 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2926 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2927 short-circuiting rules of standard C@.
2928
2929 @item
2930 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2931 computation of the expression's value begins.
2932
2933 @item
2934 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2935 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2936
2937 @item
2938 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2939 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2940 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
2941 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
2942 function call parentheses are also treated as zero.
2943
2944 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
2945 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
2946 not a macro in an @samp{#if}.
2947 @end itemize
2948
2949 The preprocessor does not know anything about types in the language.
2950 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
2951 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
2952 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
2953 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
2954
2955 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
2956 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
2957 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
2958 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
2959 expression, and may give different results in some cases.  If the value
2960 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
2961 text} is included; otherwise it is skipped.
2962
2963 If @var{expression} is not correctly formed, GCC issues an error and
2964 treats the conditional as having failed.
2965
2966 @node Defined
2967 @subsection Defined
2968
2969 @cindex @code{defined}
2970 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
2971 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
2972 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
2973 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
2974 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
2975 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
2976
2977 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
2978 existence at once.  For example,
2979
2980 @smallexample
2981 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
2982 @end smallexample
2983
2984 @noindent
2985 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
2986 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
2987
2988 Conditionals written like this:
2989
2990 @smallexample
2991 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
2992 @end smallexample
2993
2994 @noindent
2995 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
2996 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
2997 the value zero.
2998
2999 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3000 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3001 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3002 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3003 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
3004
3005 @node Else
3006 @subsection Else
3007
3008 @findex #else
3009 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3010 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3011 looks like:
3012
3013 @smallexample
3014 @group
3015 #if @var{expression}
3016 @var{text-if-true}
3017 #else /* Not @var{expression} */
3018 @var{text-if-false}
3019 #endif /* Not @var{expression} */
3020 @end group
3021 @end smallexample
3022
3023 @noindent
3024 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3025 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3026 opposite happens.
3027
3028 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3029
3030 @node Elif
3031 @subsection Elif
3032
3033 @findex #elif
3034 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3035 possible alternatives.  For example, you might have
3036
3037 @smallexample
3038 #if X == 1
3039 @dots{}
3040 #else /* X != 1 */
3041 #if X == 2
3042 @dots{}
3043 #else /* X != 2 */
3044 @dots{}
3045 #endif /* X != 2 */
3046 #endif /* X != 1 */
3047 @end smallexample
3048
3049 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3050 abbreviated as follows:
3051
3052 @smallexample
3053 #if X == 1
3054 @dots{}
3055 #elif X == 2
3056 @dots{}
3057 #else /* X != 2 and X != 1*/
3058 @dots{}
3059 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3060 @end smallexample
3061
3062 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3063 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3064 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3065 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3066 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3067 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3068
3069 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3070 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3071 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3072 @samp{#elif} directives within it have failed.
3073
3074 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3075 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3076
3077 @node Deleted Code
3078 @section Deleted Code
3079 @cindex commenting out code
3080
3081 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3082 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3083 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3084 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3085 syntax errors.
3086
3087 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3088 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3089 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3090 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3091 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3092
3093 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3094 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3095 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3096
3097 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3098 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3099 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3100 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3101 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3102 @samp{/*}.
3103
3104 @node Diagnostics
3105 @chapter Diagnostics
3106 @cindex diagnostic
3107 @cindex reporting errors
3108 @cindex reporting warnings
3109
3110 @findex #error
3111 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3112 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3113 are used as the error message.
3114
3115 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3116 combination of parameters which you know the program does not properly
3117 support.  For example, if you know that the program will not run
3118 properly on a VAX, you might write
3119
3120 @smallexample
3121 @group
3122 #ifdef __vax__
3123 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3124 #endif
3125 @end group
3126 @end smallexample
3127
3128 If you have several configuration parameters that must be set up by
3129 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3130 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3131
3132 @smallexample
3133 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3134 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3135 #endif
3136 @end smallexample
3137
3138 @findex #warning
3139 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3140 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3141 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3142
3143 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3144 directing the user to the header file which should be used instead.
3145
3146 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3147 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3148 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3149 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3150 problems with apostrophes and the like.
3151
3152 @node Line Control
3153 @chapter Line Control
3154 @cindex line control
3155
3156 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3157 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3158 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3159 reported as having appeared on the line of the source file where the
3160 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3161
3162 If you write a program which generates source code, such as the
3163 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3164 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3165 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3166 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3167 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3168 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3169
3170 @findex #line
3171 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3172 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3173 directive that specifies the original line number and source file name
3174 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3175 @samp{#line} has three variants:
3176
3177 @table @code
3178 @item #line @var{linenum}
3179 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3180 the line number which should be reported for the following line of
3181 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3182
3183 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3184 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3185 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3186 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3187 file it specifies, until something else happens to change that.
3188 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3189 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3190 @samp{#include}.
3191
3192 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3193 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3194 and most other compilers do.
3195
3196 @item #line @var{anything else}
3197 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3198 The result should match one of the above two forms.
3199 @end table
3200
3201 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3202 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3203 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3204 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3205 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3206
3207 @smallexample
3208 #line 1 "../src/gram.y"
3209 #include "gram.h"
3210 @end smallexample
3211
3212 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3213 chain; the directory containing the physical source file would not be
3214 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3215 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3216
3217 We made this change because the old behavior caused problems when
3218 generated source files were transported between machines.  For instance,
3219 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3220 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3221 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3222 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3223 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3224 build is likely to fail.
3225
3226 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3227 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3228 which would be visible searching from the directory containing the
3229 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3230 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3231 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3232 files, which is difficult and error-prone.
3233
3234 @node Pragmas
3235 @chapter Pragmas
3236
3237 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3238 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3239 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3240 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3241 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3242
3243 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3244 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3245 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3246 entire translation unit or source file.
3247
3248 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3249 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3250 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3251 recognized by previous versions are still recognized without the
3252 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3253 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3254 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3255
3256 @cindex @code{_Pragma}
3257 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3258 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3259 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3260 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3261 in a macro.
3262
3263 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3264 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3265 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3266 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3267 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3268 @samp{#pragma} directive.  For example,
3269
3270 @smallexample
3271 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3272 @end smallexample
3273
3274 @noindent
3275 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3276 same effect could be achieved using macros, for example
3277
3278 @smallexample
3279 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3280 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3281 @end smallexample
3282
3283 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3284 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3285 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3286 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3287 its own.
3288
3289 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3290 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3291 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3292
3293 @ftable @code
3294 @item #pragma GCC dependency
3295 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3296 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3297 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3298 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3299 other file is searched for using the normal include search path.
3300 Optional trailing text can be used to give more information in the
3301 warning message.
3302
3303 @smallexample
3304 #pragma GCC dependency "parse.y"
3305 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3306 @end smallexample
3307
3308 @item #pragma GCC poison
3309 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3310 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3311 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3312 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3313 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3314 after the directive, it is a hard error.  For example,
3315
3316 @smallexample
3317 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3318 sprintf(some_string, "hello");
3319 @end smallexample
3320
3321 @noindent
3322 will produce an error.
3323
3324 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3325 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3326 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3327 about system headers defining macros that use it.
3328
3329 For example,
3330
3331 @smallexample
3332 #define strrchr rindex
3333 #pragma GCC poison rindex
3334 strrchr(some_string, 'h');
3335 @end smallexample
3336
3337 @noindent
3338 will not produce an error.
3339
3340 @item #pragma GCC system_header
3341 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3342 current file to be treated as if it came from a system header.
3343 @xref{System Headers}.
3344
3345 @end ftable
3346
3347 @node Other Directives
3348 @chapter Other Directives
3349
3350 @findex #ident
3351 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3352 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3353 the object file.  On other systems, the directive is ignored.
3354
3355 This directive is not part of the C standard, but it is not an official
3356 GNU extension either.  We believe it came from System V@.
3357
3358 @findex #sccs
3359 The @samp{#sccs} directive is recognized, because it appears in the
3360 header files of some systems.  It is a very old, obscure, extension
3361 which we did not invent, and we have been unable to find any
3362 documentation of what it should do, so GCC simply ignores it.
3363
3364 @cindex null directive
3365 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3366 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3367 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3368 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3369 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3370 produce no output, rather than a line of output containing just a
3371 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3372
3373 @node Preprocessor Output
3374 @chapter Preprocessor Output
3375
3376 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3377 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3378 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3379 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3380 textual output.
3381 @c FIXME: Document the library interface.
3382
3383 @cindex output format
3384 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3385 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3386 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3387 discarded.
3388
3389 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3390 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3391 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3392 to become a single space, with the exception that the first token on a
3393 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3394 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3395 original source file.  This is so the output is easy to read.
3396 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3397 whitespace where there was none in the original source, except where
3398 necessary to prevent an accidental token paste.
3399
3400 @cindex linemarkers
3401 Source file name and line number information is conveyed by lines
3402 of the form
3403
3404 @smallexample
3405 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3406 @end smallexample
3407
3408 @noindent
3409 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3410 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3411 that the following line originated in file @var{filename} at line
3412 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3413 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3414
3415 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3416 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3417 separate them.  Here is what the flags mean:
3418
3419 @table @samp
3420 @item 1
3421 This indicates the start of a new file.
3422 @item 2
3423 This indicates returning to a file (after having included another file).
3424 @item 3
3425 This indicates that the following text comes from a system header file,
3426 so certain warnings should be suppressed.
3427 @item 4
3428 This indicates that the following text should be treated as being
3429 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3430 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3431 @end table
3432
3433 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3434 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3435 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3436 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3437 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3438
3439 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3440 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3441 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3442 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3443 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3444 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3445 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3446 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3447 the directive name.
3448
3449 @node Traditional Mode
3450 @chapter Traditional Mode
3451
3452 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3453 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3454 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3455 preprocessor.
3456
3457 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3458 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3459 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3460
3461 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3462 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3463 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3464 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3465 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3466 that actually matter.
3467
3468 @menu
3469 * Traditional lexical analysis::
3470 * Traditional macros::
3471 * Traditional miscellany::
3472 * Traditional warnings::
3473 @end menu
3474
3475 @node Traditional lexical analysis
3476 @section Traditional lexical analysis
3477
3478 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3479 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3480 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3481
3482 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3483 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3484 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3485 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3486 do this.
3487
3488 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3489 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3490 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3491
3492 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3493 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3494 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3495 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3496 directive.
3497
3498 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3499 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3500 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3501 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3502 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3503 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3504
3505 @smallexample
3506 #if foo/**/bar
3507 @end smallexample
3508
3509 @noindent
3510 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3511 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3512 directive is equivalent to
3513
3514 @smallexample
3515 #if foo bar
3516 @end smallexample
3517
3518 @noindent
3519 rather than
3520
3521 @smallexample
3522 #if foobar
3523 @end smallexample
3524
3525 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3526 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3527 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3528 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3529 you will get a syntax error.
3530
3531 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3532 require matching quotes.  For example:
3533
3534 @smallexample
3535 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3536 "/* This is not a comment.  */
3537 /* This is a comment.  The following #include directive
3538    is ill-formed.  */
3539 #include <stdio.h
3540 @end smallexample
3541
3542 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3543 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3544
3545 @node Traditional macros
3546 @section Traditional macros
3547
3548 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3549 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3550 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3551 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3552 whitespace.
3553
3554 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3555 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}). An
3556 unclosed string or character constant continues into the text
3557 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3558 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3559 produce a single token.
3560
3561 Normally comments are removed from the replacement text after the
3562 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3563 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3564 implementation removes comments even before saving the macro
3565 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3566 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3567
3568 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3569 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3570 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3571 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3572 macro replacement, do not expand.
3573
3574 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3575 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3576 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3577 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3578 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3579 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3580 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3581 offending macro invocation.
3582
3583 @smallexample
3584 #define PLUS +
3585 #define INC(x) PLUS+x
3586 INC(foo);
3587      @expansion{} ++foo;
3588 @end smallexample
3589
3590 Function-like macros are similar in form but quite different in
3591 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3592 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3593 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3594 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3595 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3596 closing quote is treated like any other character.  There is no
3597 facility for handling variadic macros.
3598
3599 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3600 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3601 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3602 whitespace.  In particular
3603
3604 @smallexample
3605 f( )
3606 @end smallexample
3607
3608 @noindent
3609 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3610 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3611 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3612 whitespace between the parentheses.
3613
3614 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3615 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3616 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3617
3618 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3619 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3620 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3621 example
3622
3623 @smallexample
3624 #define str(x) "x"
3625 str(/* A comment */some text )
3626      @expansion{} "some text "
3627 @end smallexample
3628
3629 @noindent
3630 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3631 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3632 pasting.
3633
3634 @smallexample
3635 #define suffix(x) foo_/**/x
3636 suffix(bar)
3637      @expansion{} foo_bar
3638 @end smallexample
3639
3640 @node Traditional miscellany
3641 @section Traditional miscellany
3642
3643 Here are some things to be aware of when using the traditional
3644 preprocessor.
3645
3646 @itemize @bullet
3647 @item
3648 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3649 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3650 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3651 follow the @samp{#}.
3652
3653 @item
3654 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3655 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3656 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3657 including extensions, with the exception that the effects of
3658 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3659
3660 @item
3661 __STDC__ is not defined.
3662
3663 @item
3664 If you use digraphs the behavior is undefined.
3665
3666 @item
3667 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3668 the behavior is undefined.
3669
3670 @end itemize
3671
3672 @node Traditional warnings
3673 @section Traditional warnings
3674 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3675 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3676 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3677 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3678 operators.
3679
3680 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3681
3682 @itemize @bullet
3683 @item
3684 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3685 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3686 but does not in ISO C@.
3687
3688 @item
3689 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3690 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3691 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3692 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3693 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3694 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3695 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3696 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3697 suggests avoiding it altogether.
3698
3699 @item
3700 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3701 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3702 that the macro is not expanded.
3703
3704 @item
3705 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3706
3707 @item
3708 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3709 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3710 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3711 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3712 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3713 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3714
3715 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3716 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3717 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3718 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3719 @end itemize
3720
3721 @node Implementation Details
3722 @chapter Implementation Details
3723
3724 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3725 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3726 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3727 change subtly in future implementations.
3728
3729 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3730 versions of CPP@.
3731
3732 @menu
3733 * Implementation-defined behavior::
3734 * Implementation limits::
3735 * Obsolete Features::
3736 * Differences from previous versions::
3737 @end menu
3738
3739 @node Implementation-defined behavior
3740 @section Implementation-defined behavior
3741 @cindex implementation-defined behavior
3742
3743 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3744 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3745 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3746 and stick to it.
3747 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3748
3749 @itemize @bullet
3750 @need 1000
3751 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3752 execution character set.
3753
3754 Currently, CPP requires its input to be ASCII or UTF-8.  The execution
3755 character set may be controlled by the user, with the
3756 @code{-ftarget-charset} and @code{-ftarget-wide-charset} options.
3757
3758 @item Identifier characters.
3759 @anchor{Identifier characters}
3760
3761 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
3762 and the alphanumeric characters.  C++ and C99 also allow universal
3763 character names (not implemented in GCC), and C99 further permits
3764 implementation-defined characters.
3765
3766 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
3767 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
3768 since this extension cannot conflict with standards-conforming
3769 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
3770 identifier characters by default.
3771
3772 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
3773 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX and
3774 BeOS operating systems.
3775
3776 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
3777 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
3778
3779 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3780
3781 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3782 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3783 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3784 same column as it did in the original source file.
3785
3786 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3787
3788 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3789 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3790 values they would have on the target machine.
3791
3792 The compiler values a multi-character character constant a character
3793 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3794 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3795 character truncated to the width of a target character.  The final
3796 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3797 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3798 change from versions 3.1 and earlier of GCC).  If there are more
3799 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3800 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3801 ignored.
3802
3803 For example, 'ab' for a target with an 8-bit @code{char} would be
3804 interpreted as @w{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3805 'b')}, and '\234a' as @w{(int) ((unsigned char) '\234' * 256 + (unsigned
3806 char) 'a')}.
3807
3808 @item Source file inclusion.
3809
3810 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3811 @ref{Include Operation}.
3812
3813 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3814 @samp{#include} directive.
3815
3816 @xref{Computed Includes}.
3817
3818 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3819 results in a standard pragma.
3820
3821 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3822 question does not arise.
3823
3824 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3825 pragmas.
3826
3827 @end itemize
3828
3829 @node Implementation limits
3830 @section Implementation limits
3831 @cindex implementation limits
3832
3833 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3834 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3835 and all the others we are aware of.  We intend there to be as few limits
3836 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3837 please report that to us as a bug.  (See the section on reporting bugs in
3838 the GCC manual.)
3839
3840 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3841 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3842 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3843 therefore depend on many things, such as the size of other things
3844 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3845 consumed by other processes on the same computer, etc.
3846
3847 @itemize @bullet
3848
3849 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3850
3851 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3852 The standard requires at least 15 levels.
3853
3854 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3855
3856 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3857 available memory.
3858
3859 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
3860
3861 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3862 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3863
3864 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3865
3866 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3867 requires only that the first 63 be significant.
3868
3869 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3870
3871 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3872 by available memory.
3873
3874 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3875
3876 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3877 required by the standard is 127.
3878
3879 @item Number of characters on a logical source line.
3880
3881 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3882 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3883 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3884
3885 @item Maximum size of a source file.
3886
3887 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3888 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3889 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3890 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3891 may not be a limitation.
3892
3893 @end itemize
3894
3895 @node Obsolete Features
3896 @section Obsolete Features
3897
3898 CPP has a number of features which are present mainly for
3899 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3900 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3901
3902 @menu
3903 * Assertions::
3904 * Obsolete once-only headers::
3905 @end menu
3906
3907 @node Assertions
3908 @subsection Assertions
3909 @cindex assertions
3910
3911 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3912 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3913 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3914 define them with preprocessing directives or command-line options.
3915
3916 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3917 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3918 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3919 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3920 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3921 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3922 all.
3923
3924 @cindex predicates
3925 An assertion looks like this:
3926
3927 @smallexample
3928 #@var{predicate} (@var{answer})
3929 @end smallexample
3930
3931 @noindent
3932 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3933 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3934 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3935 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3936 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3937 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3938 answer.
3939
3940 @cindex testing predicates
3941 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3942 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3943 asserted as an answer for @code{machine}.
3944
3945 @smallexample
3946 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
3947 @end smallexample
3948
3949 @noindent
3950 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
3951 omitting the answer in the conditional:
3952
3953 @smallexample
3954 #if #machine
3955 @end smallexample
3956
3957 @findex #assert
3958 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
3959 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
3960 identifies assertions in conditionals.
3961
3962 @smallexample
3963 #assert @var{predicate} (@var{answer})
3964 @end smallexample
3965
3966 @noindent
3967 You may make several assertions with the same predicate and different
3968 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
3969 same predicate.  All the answers for any given predicate are
3970 simultaneously true.
3971
3972 @cindex assertions, canceling
3973 @findex #unassert
3974 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
3975 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
3976 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
3977 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
3978 leaving out the answer:
3979
3980 @smallexample
3981 #unassert @var{predicate}
3982 @end smallexample
3983
3984 @noindent
3985 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
3986 no effect.
3987
3988 You can also make or cancel assertions using command line options.
3989 @xref{Invocation}.
3990
3991 @node Obsolete once-only headers
3992 @subsection Obsolete once-only headers
3993
3994 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
3995 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
3996 and we recommend you do not use them in new programs.
3997
3998 @findex #import
3999 In the Objective-C language, there is a variant of @samp{#include}
4000 called @samp{#import} which includes a file, but does so at most once.
4001 If you use @samp{#import} instead of @samp{#include}, then you don't
4002 need the conditionals inside the header file to prevent multiple
4003 inclusion of the contents.  GCC permits the use of @samp{#import} in C
4004 and C++ as well as Objective-C@.  However, it is not in standard C or C++
4005 and should therefore not be used by portable programs.
4006
4007 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
4008 a header file to know that it should only be included once.  It is much
4009 better for the header file's implementor to write the file so that users
4010 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
4011 this goal.
4012
4013 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
4014 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
4015 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
4016 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
4017
4018 Another way to prevent a header file from being included more than once
4019 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
4020 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
4021 matter what.
4022
4023 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
4024 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
4025 in a portable program.
4026
4027 @node Differences from previous versions
4028 @section Differences from previous versions
4029 @cindex differences from previous versions
4030
4031 This section details behavior which has changed from previous versions
4032 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
4033 we do not promise not to, either.
4034
4035 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
4036 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
4037 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
4038 they generally represent bugs in the snapshots.
4039
4040 @itemize @bullet
4041
4042 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
4043
4044 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
4045 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
4046 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
4047 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
4048 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
4049
4050 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
4051 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
4052 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
4053
4054 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
4055 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
4056 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
4057
4058 @item The form of whitespace between tokens in preprocessor output
4059
4060 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
4061 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
4062 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
4063 does not come up at all.
4064
4065 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
4066 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
4067 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
4068 token pasting.
4069
4070 @item Optional argument when invoking rest argument macros
4071
4072 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
4073 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
4074 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4075 versions accepted it silently.
4076
4077 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4078
4079 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4080 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4081 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4082 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4083 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4084 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4085
4086 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4087 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4088 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4089 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4090 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4091
4092 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4093
4094 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4095 ``directory containing the current file,'' used by @samp{#include} with
4096 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4097 @xref{Line Control}, for further explanation.
4098
4099 @item Syntax of @samp{#line}
4100
4101 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4102 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4103 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4104 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4105 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4106 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4107 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4108 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4109
4110 @end itemize
4111
4112 @node Invocation
4113 @chapter Invocation
4114 @cindex invocation
4115 @cindex command line
4116
4117 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4118 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4119 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4120 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4121 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4122 file.
4123
4124 @strong{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4125 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4126 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4127 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4128 similar but not identical to the documented interface, and may change
4129 without notice.
4130
4131 @ignore
4132 @c man begin SYNOPSIS
4133 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4134     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4135     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4136     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}]
4137     [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4138     [@option{-P}] [@option{-fno-working-directory}]
4139     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4140     @var{infile} @var{outfile}
4141
4142 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4143 @c man end
4144 @c man begin SEEALSO
4145 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4146 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4147 @file{binutils}.
4148 @c man end
4149 @end ignore
4150
4151 @c man begin OPTIONS
4152 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4153 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4154 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4155 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4156
4157 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4158 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4159 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4160 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4161
4162 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4163 which take an argument may have that argument appear either immediately
4164 after the option, or with a space between option and argument:
4165 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4166
4167 @cindex grouping options
4168 @cindex options, grouping
4169 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4170 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4171 @w{@samp{-d -M}}.
4172
4173 @cindex options
4174 @include cppopts.texi
4175 @c man end
4176
4177 @node Environment Variables
4178 @chapter Environment Variables
4179 @cindex environment variables
4180 @c man begin ENVIRONMENT
4181
4182 This section describes the environment variables that affect how CPP
4183 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4184 when searching for include files, or to control dependency output.
4185
4186 Note that you can also specify places to search using options such as
4187 @option{-I}, and control dependency output with options like
4188 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4189 environment variables, which in turn take precedence over the
4190 configuration of GCC@.
4191
4192 @include cppenv.texi
4193 @c man end
4194
4195 @page
4196 @include fdl.texi
4197
4198 @page
4199 @node Index of Directives
4200 @unnumbered Index of Directives
4201 @printindex fn
4202
4203 @node Option Index
4204 @unnumbered Option Index
4205 @noindent
4206 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4207 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4208 @printindex op
4209
4210 @page
4211 @node Concept Index
4212 @unnumbered Concept Index
4213 @printindex cp
4214
4215 @bye