gcc50/csu: Skip depends step to avoid possible race
[dragonfly.git] / contrib / gcc-4.4 / 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 @include gcc-common.texi
10
11 @copying
12 @c man begin COPYRIGHT
13 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
14 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008
15 Free Software Foundation, Inc.
16
17 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
18 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 or
19 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
20 the license is included in the
21 @c man end
22 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
23 @ignore
24 @c man begin COPYRIGHT
25 man page gfdl(7).
26 @c man end
27 @end ignore
28
29 @c man begin COPYRIGHT
30 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
31 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
32
33 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
34
35      A GNU Manual
36
37 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
38
39      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
40      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
41      funds for GNU development.
42 @c man end
43 @end copying
44
45 @c Create a separate index for command line options.
46 @defcodeindex op
47 @syncodeindex vr op
48
49 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
50 @set cppmanual
51
52 @ifinfo
53 @dircategory Software development
54 @direntry
55 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
56 @end direntry
57 @end ifinfo
58
59 @titlepage
60 @title The C Preprocessor
61 @versionsubtitle
62 @author Richard M. Stallman, Zachary Weinberg
63 @page
64 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
65 @c override it.
66 @vskip 0pt plus 1filll
67 @insertcopying
68 @end titlepage
69 @contents
70 @page
71
72 @ifnottex
73 @node Top
74 @top
75 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
76 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
77 useful on its own.
78
79 @menu
80 * Overview::
81 * Header Files::
82 * Macros::
83 * Conditionals::
84 * Diagnostics::
85 * Line Control::
86 * Pragmas::
87 * Other Directives::
88 * Preprocessor Output::
89 * Traditional Mode::
90 * Implementation Details::
91 * Invocation::
92 * Environment Variables::
93 * GNU Free Documentation License::
94 * Index of Directives::
95 * Option Index::
96 * Concept Index::
97
98 @detailmenu
99  --- The Detailed Node Listing ---
100
101 Overview
102
103 * Character sets::
104 * Initial processing::
105 * Tokenization::
106 * The preprocessing language::
107
108 Header Files
109
110 * Include Syntax::
111 * Include Operation::
112 * Search Path::
113 * Once-Only Headers::
114 * Alternatives to Wrapper #ifndef::
115 * Computed Includes::
116 * Wrapper Headers::
117 * System Headers::
118
119 Macros
120
121 * Object-like Macros::
122 * Function-like Macros::
123 * Macro Arguments::
124 * Stringification::
125 * Concatenation::
126 * Variadic Macros::
127 * Predefined Macros::
128 * Undefining and Redefining Macros::
129 * Directives Within Macro Arguments::
130 * Macro Pitfalls::
131
132 Predefined Macros
133
134 * Standard Predefined Macros::
135 * Common Predefined Macros::
136 * System-specific Predefined Macros::
137 * C++ Named Operators::
138
139 Macro Pitfalls
140
141 * Misnesting::
142 * Operator Precedence Problems::
143 * Swallowing the Semicolon::
144 * Duplication of Side Effects::
145 * Self-Referential Macros::
146 * Argument Prescan::
147 * Newlines in Arguments::
148
149 Conditionals
150
151 * Conditional Uses::
152 * Conditional Syntax::
153 * Deleted Code::
154
155 Conditional Syntax
156
157 * Ifdef::
158 * If::
159 * Defined::
160 * Else::
161 * Elif::
162
163 Implementation Details
164
165 * Implementation-defined behavior::
166 * Implementation limits::
167 * Obsolete Features::
168 * Differences from previous versions::
169
170 Obsolete Features
171
172 * Obsolete Features::
173
174 @end detailmenu
175 @end menu
176
177 @insertcopying
178 @end ifnottex
179
180 @node Overview
181 @chapter Overview
182 @c man begin DESCRIPTION
183 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
184 that is used automatically by the C compiler to transform your program
185 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
186 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
187 constructs.
188
189 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
190 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
191 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
192 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
193 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
194 preserving characteristics of the input which are not significant to
195 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
196 will be removed, and the Makefile will not work.
197
198 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
199 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
200 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
201 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
202 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
203 instead of native language comments, and keeping macros simple.
204
205 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
206 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
207 facilities.  Most high level programming languages have their own
208 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
209 try a true general text processor, such as GNU M4.
210
211 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
212 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
213 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
214 few things required by the standard.  These are features which are
215 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
216 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
217 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
218 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
219 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
220
221 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
222 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
223 behavior does not conflict with traditional semantics, the
224 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
225 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
226 Mode}.
227
228 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
229 manual refer to GNU CPP@.
230 @c man end
231
232 @menu
233 * Character sets::
234 * Initial processing::
235 * Tokenization::
236 * The preprocessing language::
237 @end menu
238
239 @node Character sets
240 @section Character sets
241
242 Source code character set processing in C and related languages is
243 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
244 there are really at least four.
245
246 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
247 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
248 convert the file into the character set it uses for internal
249 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
250 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
251 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
252
253 The character sets of the input files are specified using the
254 @option{-finput-charset=} option.
255
256 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
257 carried out in the source character set.  If you request textual
258 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
259 in UTF-8.
260
261 After preprocessing is complete, string and character constants are
262 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
263 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
264 matching the source character set.  Wide string and character
265 constants have their own character set, which is not called out
266 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
267 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
268 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
269 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
270 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
271 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
272 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
273 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
274 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
275 the character in the source character set that they represent, then
276 converted to the execution character set, just like unescaped
277 characters.
278
279 Unless the experimental @option{-fextended-identifiers} option is used,
280 GCC does not permit the use of characters outside the ASCII range, nor
281 @samp{\u} and @samp{\U} escapes, in identifiers.  Even with that
282 option, characters outside the ASCII range can only be specified with
283 the @samp{\u} and @samp{\U} escapes, not used directly in identifiers.
284
285 @node Initial processing
286 @section Initial processing
287
288 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
289 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
290 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
291 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
292 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
293 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
294 standard.
295
296 @enumerate
297 @item
298 @cindex line endings
299 The input file is read into memory and broken into lines.
300
301 Different systems use different conventions to indicate the end of a
302 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
303 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
304 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
305 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
306 on any of those systems to a different one and use it without
307 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
308 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
309 is edited on computers with different conventions that share a network
310 file system.)
311
312 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
313 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
314 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
315 warning message.
316
317 @item
318 @cindex trigraphs
319 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
320 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
321 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
322 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
323 converts them.
324
325 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
326 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
327 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
328 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
329 constant for a newline.
330
331 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
332 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
333 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
334 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
335 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
336
337 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
338 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
339 the question marks, or by separating the string literal at the
340 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
341 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
342 do not recognize these idioms.
343
344 The nine trigraphs and their replacements are
345
346 @smallexample
347 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
348 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
349 @end smallexample
350
351 @item
352 @cindex continued lines
353 @cindex backslash-newline
354 Continued lines are merged into one long line.
355
356 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
357 backslash is removed and the following line is joined with the current
358 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
359 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
360 only at white space.)
361
362 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
363 @dfn{backslash-newline}.
364
365 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
366 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
367 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
368 line, GCC will warn you about it.
369
370 @item
371 @cindex comments
372 @cindex line comments
373 @cindex block comments
374 All comments are replaced with single spaces.
375
376 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
377 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
378 nest:
379
380 @smallexample
381 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
382 @end smallexample
383
384 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
385 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
386 because they would end in the same place anyway.
387
388 @smallexample
389 // @r{this is} // @r{one comment}
390 @r{text outside comment}
391 @end smallexample
392 @end enumerate
393
394 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
395
396 @smallexample
397 @group
398 /* @r{block comment}
399    // @r{contains line comment}
400    @r{yet more comment}
401  */ @r{outside comment}
402
403 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
404 @end group
405 @end smallexample
406
407 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
408 comment.
409
410 @smallexample
411 @group
412  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
413     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
414 @end group
415 @end smallexample
416
417 Comments are not recognized within string literals.
418 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
419 an empty string.
420
421 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
422 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
423 of the C standard, they are an official part of the language.
424
425 Since these transformations happen before all other processing, you can
426 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
427 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
428 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
429 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
430 For example:
431
432 @smallexample
433 @group
434 /\
435 *
436 */ # /*
437 */ defi\
438 ne FO\
439 O 10\
440 20
441 @end group
442 @end smallexample
443
444 @noindent
445 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
446 extremely confusing and should not be used in code intended to be
447 readable.
448
449 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
450 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
451 program, however.
452
453 @node Tokenization
454 @section Tokenization
455
456 @cindex tokens
457 @cindex preprocessing tokens
458 After the textual transformations are finished, the input file is
459 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
460 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
461 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
462 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
463 but it is often necessary to avoid ambiguities.
464
465 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
466 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
467 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
468 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
469 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
470 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
471 could not.
472
473 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
474 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
475 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
476
477 @smallexample
478 @group
479 #define foo() bar
480 foo()baz
481      @expansion{} bar baz
482 @emph{not}
483      @expansion{} barbaz
484 @end group
485 @end smallexample
486
487 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
488 preprocessing token becomes one compiler token.
489
490 @cindex identifiers
491 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
492 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
493 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
494 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
495 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
496 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
497 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
498 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
499
500 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
501 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
502 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
503
504 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
505 part of the ``basic source character set'', at the implementation's
506 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
507 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
508 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  The implementation of this
509 feature in GCC is experimental; such characters are only accepted in
510 the @samp{\u} and @samp{\U} forms and only if
511 @option{-fextended-identifiers} is used.
512
513 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
514 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
515 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
516 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
517 option.  @xref{Invocation}.
518
519 @cindex numbers
520 @cindex preprocessing numbers
521 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
522 category includes all the normal integer and floating point constants
523 one expects of C, but also a number of other things one might not
524 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
525 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
526 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
527 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
528 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
529 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
530 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
531
532 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
533 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
534 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
535 which is complicated.  The definition also permits you to split an
536 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
537 pasted back together with the @samp{##} operator.
538
539 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
540 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
541 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
542 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
543 might have intended.
544
545 @cindex string literals
546 @cindex string constants
547 @cindex character constants
548 @cindex header file names
549 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
550 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
551 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
552 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
553 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
554 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
555 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
556 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
557 the length of a character constant, but the value of a character
558 constant that contains more than one character is
559 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
560
561 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
562 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
563 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
564 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
565 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
566 Operation}.
567
568 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
569 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
570 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
571 from previous versions}.
572
573 @cindex punctuators
574 @cindex digraphs
575 @cindex alternative tokens
576 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
577 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
578 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
579 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
580 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
581 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
582 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
583 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
584 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
585 their corresponding normal punctuators are:
586
587 @smallexample
588 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
589 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
590 @end smallexample
591
592 @cindex other tokens
593 Any other single character is considered ``other''.  It is passed on to
594 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
595 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
596 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
597 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
598 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
599 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
600 implementation.  This will change when proper support for international
601 character sets is added to GCC@.
602
603 NUL is a special case because of the high probability that its
604 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
605 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
606 silently ignored, just as any other character would be.  In running
607 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
608 have the same meaning.
609
610 @smallexample
611 #define X^@@1
612 #define X 1
613 @end smallexample
614
615 @noindent
616 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
617 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
618 warning message.
619
620 @node The preprocessing language
621 @section The preprocessing language
622 @cindex directives
623 @cindex preprocessing directives
624 @cindex directive line
625 @cindex directive name
626
627 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
628 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
629 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
630 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
631 what most people think of as the preprocessor's job.
632
633 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
634 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
635
636 @itemize @bullet
637 @item
638 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
639 substituted into your program.
640
641 @item
642 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
643 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
644 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
645 automatically defined for you.
646
647 @item
648 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
649 program according to various conditions.
650
651 @item
652 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
653 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
654 control to inform the compiler where each source line originally came
655 from.
656
657 @item
658 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
659 or warnings.
660 @end itemize
661
662 There are a few more, less useful, features.
663
664 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
665 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
666 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
667 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
668 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
669 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
670 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
671 the directive that defines a macro.
672
673 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
674 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
675 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
676 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
677
678 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
679 preprocessing directives.
680
681 Some directives require arguments; these make up the rest of the
682 directive line and must be separated from the directive name by
683 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
684 name and the intended expansion of the macro.
685
686 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
687 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
688 which extends past the end of the line.  In either case, when the
689 directive is processed, the continuations have already been merged with
690 the first line to make one long line.
691
692 @node Header Files
693 @chapter Header Files
694
695 @cindex header file
696 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
697 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
698 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
699 C preprocessing directive @samp{#include}.
700
701 Header files serve two purposes.
702
703 @itemize @bullet
704 @item
705 @cindex system header files
706 System header files declare the interfaces to parts of the operating
707 system.  You include them in your program to supply the definitions and
708 declarations you need to invoke system calls and libraries.
709
710 @item
711 Your own header files contain declarations for interfaces between the
712 source files of your program.  Each time you have a group of related
713 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
714 several different source files, it is a good idea to create a header
715 file for them.
716 @end itemize
717
718 Including a header file produces the same results as copying the header
719 file into each source file that needs it.  Such copying would be
720 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
721 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
722 can be changed in one place, and programs that include the header file
723 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
724 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
725 as the risk that a failure to find one copy will result in
726 inconsistencies within a program.
727
728 In C, the usual convention is to give header files names that end with
729 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
730 underscores in header file names, and at most one dot.
731
732 @menu
733 * Include Syntax::
734 * Include Operation::
735 * Search Path::
736 * Once-Only Headers::
737 * Alternatives to Wrapper #ifndef::
738 * Computed Includes::
739 * Wrapper Headers::
740 * System Headers::
741 @end menu
742
743 @node Include Syntax
744 @section Include Syntax
745
746 @findex #include
747 Both user and system header files are included using the preprocessing
748 directive @samp{#include}.  It has two variants:
749
750 @table @code
751 @item #include <@var{file}>
752 This variant is used for system header files.  It searches for a file
753 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
754 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
755
756 @item #include "@var{file}"
757 This variant is used for header files of your own program.  It
758 searches for a file named @var{file} first in the directory containing
759 the current file, then in the quote directories and then the same
760 directories used for @code{<@var{file}>}.  You can prepend directories
761 to the list of quote directories with the @option{-iquote} option.
762 @end table
763
764 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
765 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
766 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
767 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
768
769 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
770 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
771 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
772 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
773 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
774 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
775 to use only @samp{/}.)
776
777 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
778 after the file name.
779
780 @node Include Operation
781 @section Include Operation
782
783 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
784 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
785 current file.  The output from the preprocessor contains the output
786 already generated, followed by the output resulting from the included
787 file, followed by the output that comes from the text after the
788 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
789 @file{header.h} as follows,
790
791 @smallexample
792 char *test (void);
793 @end smallexample
794
795 @noindent
796 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
797 like this,
798
799 @smallexample
800 int x;
801 #include "header.h"
802
803 int
804 main (void)
805 @{
806   puts (test ());
807 @}
808 @end smallexample
809
810 @noindent
811 the compiler will see the same token stream as it would if
812 @file{program.c} read
813
814 @smallexample
815 int x;
816 char *test (void);
817
818 int
819 main (void)
820 @{
821   puts (test ());
822 @}
823 @end smallexample
824
825 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
826 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
827 included from another file.  The include file could even contain the
828 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
829 the end of a statement that was started in the including file.  However,
830 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
831 literals which have not been closed by the end of an included file are
832 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
833 the file.
834
835 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
836 syntactic units---function declarations or definitions, type
837 declarations, etc.
838
839 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
840 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
841 final newline.
842
843 @node Search Path
844 @section Search Path
845
846 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
847 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
848 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
849
850 @smallexample
851 /usr/local/include
852 @var{libdir}/gcc/@var{target}/@var{version}/include
853 /usr/@var{target}/include
854 /usr/include
855 @end smallexample
856
857 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
858 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
859 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
860 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
861 version of GCC in use.
862
863 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
864 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
865 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
866 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
867 this case, the option is ignored and the search order for system
868 directories remains unchanged.
869
870 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
871 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
872 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
873 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
874
875 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
876 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
877 operating system kernel or some other program that does not use the
878 standard C library facilities, or the standard C library itself.
879 @option{-I} options are not ignored as described above when
880 @option{-nostdinc} is in effect.
881
882 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
883 first in the directory containing the current file, then in the
884 directories as specified by @option{-iquote} options, then in the same
885 places it would have looked for a header requested with angle
886 brackets.  For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
887 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
888 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
889
890 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
891 directory containing the current file.
892
893 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
894 This has two effects.  First, directories appearing before the
895 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
896 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
897 headers.  Second, the directory containing the current file is not
898 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
899 named by an @option{-I} switch.  @option{-I-} is deprecated, @option{-iquote}
900 should be used instead.
901
902 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
903 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
904 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
905 compiler's current working directory for header files.  That may or may
906 not be the same as the directory containing the current file.
907
908 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
909 @option{-I./-}.
910
911 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
912 generally less useful.  @xref{Invocation}.
913
914 @node Once-Only Headers
915 @section Once-Only Headers
916 @cindex repeated inclusion
917 @cindex including just once
918 @cindex wrapper @code{#ifndef}
919
920 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
921 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
922 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
923 it will certainly waste time.
924
925 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
926 of the file in a conditional, like this:
927
928 @smallexample
929 @group
930 /* File foo.  */
931 #ifndef FILE_FOO_SEEN
932 #define FILE_FOO_SEEN
933
934 @var{the entire file}
935
936 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
937 @end group
938 @end smallexample
939
940 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
941 When the header is included again, the conditional will be false,
942 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
943 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
944 twice.
945
946 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
947 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
948 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
949 not bother to rescan the file at all.
950
951 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
952 this optimization.
953
954 @cindex controlling macro
955 @cindex guard macro
956 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
957 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
958 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
959 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
960 file, the macro name should contain the name of the file and some
961 additional text, to avoid conflicts with other header files.
962
963 @node Alternatives to Wrapper #ifndef
964 @section Alternatives to Wrapper #ifndef
965
966 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
967 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef}
968 and we recommend you do not use them in new programs, with the caveat
969 that @samp{#import} is standard practice in Objective-C.
970
971 @findex #import
972 CPP supports a variant of @samp{#include} called @samp{#import} which
973 includes a file, but does so at most once.  If you use @samp{#import}
974 instead of @samp{#include}, then you don't need the conditionals
975 inside the header file to prevent multiple inclusion of the contents.
976 @samp{#import} is standard in Objective-C, but is considered a
977 deprecated extension in C and C++.
978
979 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
980 a header file to know that it should only be included once.  It is much
981 better for the header file's implementor to write the file so that users
982 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
983 this goal.
984
985 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
986 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
987 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
988 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
989
990 Another way to prevent a header file from being included more than once
991 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
992 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
993 matter what.
994
995 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
996 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
997 in a portable program.
998
999 @node Computed Includes
1000 @section Computed Includes
1001 @cindex computed includes
1002 @cindex macros in include
1003
1004 Sometimes it is necessary to select one of several different header
1005 files to be included into your program.  They might specify
1006 configuration parameters to be used on different sorts of operating
1007 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
1008
1009 @smallexample
1010 #if SYSTEM_1
1011 # include "system_1.h"
1012 #elif SYSTEM_2
1013 # include "system_2.h"
1014 #elif SYSTEM_3
1015 @dots{}
1016 #endif
1017 @end smallexample
1018
1019 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
1020 ability to use a macro for the header name.  This is called a
1021 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
1022 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
1023
1024 @smallexample
1025 #define SYSTEM_H "system_1.h"
1026 @dots{}
1027 #include SYSTEM_H
1028 @end smallexample
1029
1030 @noindent
1031 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
1032 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
1033 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
1034 @option{-D} option.
1035
1036 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1037 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1038 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1039 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1040 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1041 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1042
1043 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1044 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1045 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1046 like running text would be.
1047
1048 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1049 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1050 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1051 escapes in the string.  Therefore
1052
1053 @smallexample
1054 #define HEADER "a\"b"
1055 #include HEADER
1056 @end smallexample
1057
1058 @noindent
1059 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1060 to the rules for double-quoted includes.
1061
1062 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1063 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1064 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1065 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1066 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1067 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1068 according to the rules for angle-bracket includes.
1069
1070 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1071 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1072 if the result of expansion does not match either of the two expected
1073 forms.
1074
1075 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1076 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1077 computed includes differently, we recommend you use only a single
1078 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1079 minimize confusion for people reading your program.
1080
1081 @node Wrapper Headers
1082 @section Wrapper Headers
1083 @cindex wrapper headers
1084 @cindex overriding a header file
1085 @findex #include_next
1086
1087 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1088 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1089 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1090 a new header file with the same name and insert it in the search path
1091 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1092 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1093 the old header from the new one?
1094
1095 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1096 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1097 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1098 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1099
1100 You could include the old header with an absolute pathname:
1101 @smallexample
1102 #include "/usr/include/old-header.h"
1103 @end smallexample
1104 @noindent
1105 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1106 would have to edit the new headers to match.
1107
1108 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1109 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1110 @emph{next} file with this name''.  This directive works like
1111 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1112 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1113 in which the current file was found.
1114
1115 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1116 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1117 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1118 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1119 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1120 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1121
1122 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1123 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1124 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1125 file named, starting with the directory in the search path after the one
1126 where the current file was found.
1127
1128 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1129 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1130 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1131 program; it should be used only to make global corrections along the
1132 lines of @command{fixincludes}.
1133
1134 @node System Headers
1135 @section System Headers
1136 @cindex system header files
1137
1138 The header files declaring interfaces to the operating system and
1139 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1140 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1141 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1142 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1143 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1144 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1145 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1146 because of code in macros defined in system headers.
1147
1148 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1149 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1150 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1151
1152 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1153 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1154 found in that directory will be considered system headers.
1155
1156 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1157 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1158 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1159 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1160 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1161
1162 @findex #pragma GCC system_header
1163 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1164 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1165 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1166 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1167 system_header}} has no effect in the primary source file.
1168
1169 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1170 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1171 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1172 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1173 or from the command line.
1174
1175 @node Macros
1176 @chapter Macros
1177
1178 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1179 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1180 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1181 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1182 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1183
1184 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1185 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1186 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1187 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1188 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1189 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1190 macros when you are compiling C++.
1191
1192 @menu
1193 * Object-like Macros::
1194 * Function-like Macros::
1195 * Macro Arguments::
1196 * Stringification::
1197 * Concatenation::
1198 * Variadic Macros::
1199 * Predefined Macros::
1200 * Undefining and Redefining Macros::
1201 * Directives Within Macro Arguments::
1202 * Macro Pitfalls::
1203 @end menu
1204
1205 @node Object-like Macros
1206 @section Object-like Macros
1207 @cindex object-like macro
1208 @cindex symbolic constants
1209 @cindex manifest constants
1210
1211 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1212 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1213 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1214 symbolic names to numeric constants.
1215
1216 @findex #define
1217 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1218 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1219 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1220 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1221
1222 @smallexample
1223 #define BUFFER_SIZE 1024
1224 @end smallexample
1225
1226 @noindent
1227 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1228 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1229 there comes a C statement of the form
1230
1231 @smallexample
1232 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1233 @end smallexample
1234
1235 @noindent
1236 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1237 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1238 if you had written
1239
1240 @smallexample
1241 foo = (char *) malloc (1024);
1242 @end smallexample
1243
1244 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1245 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1246 macros.
1247
1248 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1249 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1250 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1251 come out on one line.  For example,
1252
1253 @smallexample
1254 #define NUMBERS 1, \
1255                 2, \
1256                 3
1257 int x[] = @{ NUMBERS @};
1258      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1259 @end smallexample
1260
1261 @noindent
1262 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1263 in error messages.
1264
1265 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1266 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1267 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1268 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1269
1270 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1271 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1272 to the C preprocessor
1273
1274 @smallexample
1275 foo = X;
1276 #define X 4
1277 bar = X;
1278 @end smallexample
1279
1280 @noindent
1281 produces
1282
1283 @smallexample
1284 foo = X;
1285 bar = 4;
1286 @end smallexample
1287
1288 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1289 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1290 macros to expand.  For example,
1291
1292 @smallexample
1293 @group
1294 #define TABLESIZE BUFSIZE
1295 #define BUFSIZE 1024
1296 TABLESIZE
1297      @expansion{} BUFSIZE
1298      @expansion{} 1024
1299 @end group
1300 @end smallexample
1301
1302 @noindent
1303 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1304 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1305
1306 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1307 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1308 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1309 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1310 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1311 more macro names.
1312
1313 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1314 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1315 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1316 currently in effect:
1317
1318 @smallexample
1319 #define BUFSIZE 1020
1320 #define TABLESIZE BUFSIZE
1321 #undef BUFSIZE
1322 #define BUFSIZE 37
1323 @end smallexample
1324
1325 @noindent
1326 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1327
1328 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1329 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1330 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1331 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1332
1333 @node Function-like Macros
1334 @section Function-like Macros
1335 @cindex function-like macros
1336
1337 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1338 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1339 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1340 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1341
1342 @smallexample
1343 #define lang_init()  c_init()
1344 lang_init()
1345      @expansion{} c_init()
1346 @end smallexample
1347
1348 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1349 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1350 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1351 name, and you wish to use the function sometimes.
1352
1353 @smallexample
1354 extern void foo(void);
1355 #define foo() /* @r{optimized inline version} */
1356 @dots{}
1357   foo();
1358   funcptr = foo;
1359 @end smallexample
1360
1361 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1362 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1363 be expanded, it would cause a syntax error.
1364
1365 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1366 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1367 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1368 parentheses.
1369
1370 @smallexample
1371 #define lang_init ()    c_init()
1372 lang_init()
1373      @expansion{} () c_init()()
1374 @end smallexample
1375
1376 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1377 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1378 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1379 consume those parentheses.
1380
1381 @node Macro Arguments
1382 @section Macro Arguments
1383 @cindex arguments
1384 @cindex macros with arguments
1385 @cindex arguments in macro definitions
1386
1387 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1388 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1389 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1390 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1391 separated by commas and optionally whitespace.
1392
1393 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1394 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1395 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1396 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1397 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1398 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1399 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1400 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1401 macro body.)
1402
1403 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1404 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1405
1406 @smallexample
1407 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1408   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1409   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1410   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1411 @end smallexample
1412
1413 @noindent
1414 (In this small example you can already see several of the dangers of
1415 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1416
1417 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1418 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1419 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1420 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1421 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1422 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1423
1424 @smallexample
1425 macro (array[x = y, x + 1])
1426 @end smallexample
1427
1428 @noindent
1429 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1430 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1431 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1432 code.
1433
1434 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1435 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1436 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1437 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1438 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1439 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1440 Prescan}, for detailed discussion.
1441
1442 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1443
1444 @smallexample
1445   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1446 @end smallexample
1447
1448 @noindent
1449 and then to
1450
1451 @smallexample
1452 @group
1453 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1454  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1455  : (c))
1456 @end group
1457 @end smallexample
1458
1459 @noindent
1460 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1461
1462 @cindex empty macro arguments
1463 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1464 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1465 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1466 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1467 Here are some silly examples using @code{min}:
1468
1469 @smallexample
1470 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1471 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1472 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1473 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1474
1475 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1476 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1477 @end smallexample
1478
1479 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1480 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1481 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1482 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1483 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1484 empty argument was required.
1485
1486 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1487 their corresponding actual arguments.
1488
1489 @smallexample
1490 #define foo(x) x, "x"
1491 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1492 @end smallexample
1493
1494 @node Stringification
1495 @section Stringification
1496 @cindex stringification
1497 @cindex @samp{#} operator
1498
1499 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1500 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1501 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1502 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1503 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1504 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1505 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1506
1507 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1508 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1509 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1510 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1511 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1512 long string.
1513
1514 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1515
1516 @smallexample
1517 @group
1518 #define WARN_IF(EXP) \
1519 do @{ if (EXP) \
1520         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1521 while (0)
1522 WARN_IF (x == 0);
1523      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1524            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1525 @end group
1526 @end smallexample
1527
1528 @noindent
1529 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1530 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1531 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1532 @code{if} statement, but not in the string.
1533
1534 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1535 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1536 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1537 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1538
1539 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1540 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1541 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1542 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1543 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1544 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1545 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1546 stringifies to @t{"\n"}.
1547
1548 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1549 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1550 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1551 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1552 never appear in stringified text.
1553
1554 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1555
1556 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1557 you have to use two levels of macros.
1558
1559 @smallexample
1560 #define xstr(s) str(s)
1561 #define str(s) #s
1562 #define foo 4
1563 str (foo)
1564      @expansion{} "foo"
1565 xstr (foo)
1566      @expansion{} xstr (4)
1567      @expansion{} str (4)
1568      @expansion{} "4"
1569 @end smallexample
1570
1571 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1572 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1573 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1574 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1575 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1576
1577 @node Concatenation
1578 @section Concatenation
1579 @cindex concatenation
1580 @cindex token pasting
1581 @cindex token concatenation
1582 @cindex @samp{##} operator
1583
1584 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1585 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1586 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1587 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1588 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1589 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1590 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1591 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1592 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1593 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1594 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1595 token pasting.
1596
1597 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1598 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1599 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1600 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1601 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1602 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1603 simply remove the @samp{##}.
1604
1605 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1606 but you could just as well write them as one token in the first place.
1607 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1608 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1609 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1610 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1611 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1612 effect.
1613
1614 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1615 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1616 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1617 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1618 comments, and you can put comments in arguments that will be
1619 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1620 end of a macro body.
1621
1622 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1623 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1624 as follows:
1625
1626 @smallexample
1627 @group
1628 struct command
1629 @{
1630   char *name;
1631   void (*function) (void);
1632 @};
1633 @end group
1634
1635 @group
1636 struct command commands[] =
1637 @{
1638   @{ "quit", quit_command @},
1639   @{ "help", help_command @},
1640   @dots{}
1641 @};
1642 @end group
1643 @end smallexample
1644
1645 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1646 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1647 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1648 constant can be created with stringification, and the function name by
1649 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1650
1651 @smallexample
1652 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1653
1654 struct command commands[] =
1655 @{
1656   COMMAND (quit),
1657   COMMAND (help),
1658   @dots{}
1659 @};
1660 @end smallexample
1661
1662 @node Variadic Macros
1663 @section Variadic Macros
1664 @cindex variable number of arguments
1665 @cindex macros with variable arguments
1666 @cindex variadic macros
1667
1668 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1669 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1670 a function.  Here is an example:
1671
1672 @smallexample
1673 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1674 @end smallexample
1675
1676 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1677 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1678 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1679 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1680 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1681 have this expansion:
1682
1683 @smallexample
1684 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1685      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1686 @end smallexample
1687
1688 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1689 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1690 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1691 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1692 below for an important special case for @samp{##}.)
1693
1694 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1695 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1696 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1697 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1698 The @code{eprintf} macro above could be written
1699
1700 @smallexample
1701 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1702 @end smallexample
1703
1704 @noindent
1705 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1706 extension in the same macro.
1707
1708 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1709 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1710
1711 @smallexample
1712 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1713 @end smallexample
1714
1715 @noindent
1716 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1717 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1718 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1719 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1720 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1721 there will be an extra comma after the format string.
1722
1723 @smallexample
1724 eprintf("success!\n", );
1725      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1726 @end smallexample
1727
1728 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1729 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1730
1731 @smallexample
1732 eprintf ("success!\n")
1733      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1734 @end smallexample
1735
1736 @noindent
1737 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1738 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1739
1740 @smallexample
1741 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1742 @end smallexample
1743
1744 @noindent
1745 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1746 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1747 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1748 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1749
1750 @smallexample
1751 eprintf ("success!\n")
1752      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1753 @end smallexample
1754
1755 @noindent
1756 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1757 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1758 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1759 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1760 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1761 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1762 standard, and drops it otherwise.
1763
1764 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1765 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1766 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1767 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1768 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1769 purpose.
1770
1771 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1772 for a long time, but only with a named variable argument
1773 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1774 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1775 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1776 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1777 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1778
1779 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1780 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1781 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1782 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1783 be a comma, and there must be white space between that comma and
1784 whatever comes immediately before it:
1785
1786 @smallexample
1787 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1788 @end smallexample
1789
1790 @noindent
1791 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1792
1793 @node Predefined Macros
1794 @section Predefined Macros
1795
1796 @cindex predefined macros
1797 Several object-like macros are predefined; you use them without
1798 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1799 common, and system-specific.
1800
1801 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1802 predefined macros, but you cannot undefine them.
1803
1804 @menu
1805 * Standard Predefined Macros::
1806 * Common Predefined Macros::
1807 * System-specific Predefined Macros::
1808 * C++ Named Operators::
1809 @end menu
1810
1811 @node Standard Predefined Macros
1812 @subsection Standard Predefined Macros
1813 @cindex standard predefined macros.
1814
1815 The standard predefined macros are specified by the relevant
1816 language standards, so they are available with all compilers that
1817 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1818 them.  Their names all start with double underscores.
1819
1820 @table @code
1821 @item __FILE__
1822 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1823 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1824 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1825 input file name argument.  For example,
1826 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1827 macro.
1828
1829 @item __LINE__
1830 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1831 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1832 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1833 new line of source code.
1834 @end table
1835
1836 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1837 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1838 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1839 example,
1840
1841 @smallexample
1842 fprintf (stderr, "Internal error: "
1843                  "negative string length "
1844                  "%d at %s, line %d.",
1845          length, __FILE__, __LINE__);
1846 @end smallexample
1847
1848 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1849 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1850 that file, when processing resumes on the input file that contained
1851 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1852 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1853 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1854 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1855
1856 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1857 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1858
1859 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1860 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1861 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1862 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1863 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1864 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1865
1866 @table @code
1867
1868 @item __DATE__
1869 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1870 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1871 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1872 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1873
1874 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1875 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1876 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1877
1878 @item __TIME__
1879 This macro expands to a string constant that describes the time at
1880 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1881 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1882
1883 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1884 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1885 @code{"??:??:??"}.
1886
1887 @item __STDC__
1888 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1889 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1890 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1891 preprocessor always conforms to the standard unless the
1892 @option{-traditional-cpp} option is used.
1893
1894 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1895
1896 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1897 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1898 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1899 processing system header files, but when processing user files
1900 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1901 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1902 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1903
1904 @item __STDC_VERSION__
1905 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1906 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1907 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1908 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1909 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1910 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1911
1912 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1913 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1914 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1915 not yet complete.
1916
1917 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1918 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1919
1920 @item __STDC_HOSTED__
1921 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1922 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1923 facilities of the standard C library available.
1924
1925 @item __cplusplus
1926 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1927 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1928 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1929 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1930 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1931 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1932 instead.  It is hoped to complete the implementation of standard C++
1933 in the near future.
1934
1935 @item __OBJC__
1936 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1937 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1938 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1939
1940 @item __ASSEMBLER__
1941 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1942 language.
1943
1944 @end table
1945
1946 @node Common Predefined Macros
1947 @subsection Common Predefined Macros
1948 @cindex common predefined macros
1949
1950 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1951 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1952 which you are using GNU C or GNU Fortran.  Their names all start with
1953 double underscores.
1954
1955 @table @code
1956
1957 @item __COUNTER__
1958 This macro expands to sequential integral values starting from 0.  In
1959 conjunction with the @code{##} operator, this provides a convenient means to
1960 generate unique identifiers.  Care must be taken to ensure that
1961 @code{__COUNTER__} is not expanded prior to inclusion of precompiled headers
1962 which use it.  Otherwise, the precompiled headers will not be used.
1963
1964 @item __GFORTRAN__
1965 The GNU Fortran compiler defines this. 
1966
1967 @item __GNUC__
1968 @itemx __GNUC_MINOR__
1969 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1970 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1971 preprocessor: C, C++, Objective-C and Fortran.  Their values are the major
1972 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1973 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1974 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  These
1975 macros are also defined if you invoke the preprocessor directly.
1976
1977 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1978 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1979 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1980
1981 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1982 by GCC, or a non-GCC compiler that claims to accept the GNU C dialects,
1983 you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1984 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1985 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1986 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1987 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1988 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1989 like this:
1990
1991 @smallexample
1992 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1993 #if __GNUC__ > 3 || \
1994     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1995                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1996                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1997 @end smallexample
1998
1999 @noindent
2000 Another approach is to use the predefined macros to
2001 calculate a single number, then compare that against a threshold:
2002
2003 @smallexample
2004 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
2005                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
2006                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
2007 @dots{}
2008 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
2009 #if GCC_VERSION > 30200
2010 @end smallexample
2011
2012 @noindent
2013 Many people find this form easier to understand.
2014
2015 @item __GNUG__
2016 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
2017 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
2018
2019 @item __STRICT_ANSI__
2020 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
2021 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
2022 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
2023 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
2024 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
2025 standard.
2026
2027 @item __BASE_FILE__
2028 This macro expands to the name of the main input file, in the form
2029 of a C string constant.  This is the source file that was specified
2030 on the command line of the preprocessor or C compiler.
2031
2032 @item __INCLUDE_LEVEL__
2033 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
2034 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
2035 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
2036 end of every included file.  It starts out at 0, its value within the
2037 base file specified on the command line.
2038
2039 @item __ELF__
2040 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
2041
2042 @item __VERSION__
2043 This macro expands to a string constant which describes the version of
2044 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
2045 particular form, but it can be counted on to contain at least the
2046 release number.
2047
2048 @item __OPTIMIZE__
2049 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
2050 @itemx __NO_INLINE__
2051 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2052 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2053 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2054 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2055 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2056 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2057
2058 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2059 definitions, using macros or inline functions, of system library
2060 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2061 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2062 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2063
2064 @item __GNUC_GNU_INLINE__
2065 GCC defines this macro if functions declared @code{inline} will be
2066 handled in GCC's traditional gnu89 mode.  Object files will contain
2067 externally visible definitions of all functions declared @code{inline}
2068 without @code{extern} or @code{static}.  They will not contain any
2069 definitions of any functions declared @code{extern inline}.
2070
2071 @item __GNUC_STDC_INLINE__
2072 GCC defines this macro if functions declared @code{inline} will be
2073 handled according to the ISO C99 standard.  Object files will contain
2074 externally visible definitions of all functions declared @code{extern
2075 inline}.  They will not contain definitions of any functions declared
2076 @code{inline} without @code{extern}.
2077
2078 If this macro is defined, GCC supports the @code{gnu_inline} function
2079 attribute as a way to always get the gnu89 behavior.  Support for
2080 this and @code{__GNUC_GNU_INLINE__} was added in GCC 4.1.3.  If
2081 neither macro is defined, an older version of GCC is being used:
2082 @code{inline} functions will be compiled in gnu89 mode, and the
2083 @code{gnu_inline} function attribute will not be recognized.
2084
2085 @item __CHAR_UNSIGNED__
2086 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2087 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2088 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2089 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2090
2091 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2092 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2093 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2094
2095 @item __REGISTER_PREFIX__
2096 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2097 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2098 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2099 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2100 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2101 to a single @samp{%}.
2102
2103 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2104 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2105 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2106 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2107 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2108
2109 This macro will have the correct definition even if
2110 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2111 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2112 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2113
2114 @item __SIZE_TYPE__
2115 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2116 @itemx __WCHAR_TYPE__
2117 @itemx __WINT_TYPE__
2118 @itemx __INTMAX_TYPE__
2119 @itemx __UINTMAX_TYPE__
2120 These macros are defined to the correct underlying types for the
2121 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t},
2122 @code{intmax_t}, and @code{uintmax_t}
2123 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2124 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2125 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2126 the typedefs.
2127
2128 @item __CHAR_BIT__
2129 Defined to the number of bits used in the representation of the
2130 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2131 numerical limits work correctly.  You should not use
2132 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2133
2134 @item __SCHAR_MAX__
2135 @itemx __WCHAR_MAX__
2136 @itemx __SHRT_MAX__
2137 @itemx __INT_MAX__
2138 @itemx __LONG_MAX__
2139 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2140 @itemx __INTMAX_MAX__
2141 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2142 @code{signed short},
2143 @code{signed int}, @code{signed long}, @code{signed long long}, and
2144 @code{intmax_t} types
2145 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2146 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2147 the appropriate headers.
2148
2149 @item __SIZEOF_INT__
2150 @itemx __SIZEOF_LONG__
2151 @itemx __SIZEOF_LONG_LONG__
2152 @itemx __SIZEOF_SHORT__
2153 @itemx __SIZEOF_POINTER__
2154 @itemx __SIZEOF_FLOAT__
2155 @itemx __SIZEOF_DOUBLE__
2156 @itemx __SIZEOF_LONG_DOUBLE__
2157 @itemx __SIZEOF_SIZE_T__
2158 @itemx __SIZEOF_WCHAR_T__
2159 @itemx __SIZEOF_WINT_T__
2160 @itemx __SIZEOF_PTRDIFF_T__
2161 Defined to the number of bytes of the C standard data types: @code{int},
2162 @code{long}, @code{long long}, @code{short}, @code{void *}, @code{float},
2163 @code{double}, @code{long double}, @code{size_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t}
2164 and @code{ptrdiff_t}.
2165
2166 @item __DEPRECATED
2167 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2168 with warnings about deprecated constructs enabled.  These warnings are
2169 enabled by default, but can be disabled with @option{-Wno-deprecated}.
2170
2171 @item __EXCEPTIONS
2172 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2173 with exceptions enabled.  If @option{-fno-exceptions} is used when
2174 compiling the file, then this macro is not defined.
2175
2176 @item __GXX_RTTI
2177 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2178 with runtime type identification enabled.  If @option{-fno-rtti} is
2179 used when compiling the file, then this macro is not defined.
2180
2181 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2182 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2183 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2184 handling.
2185
2186 @item __GXX_EXPERIMENTAL_CXX0X__
2187 This macro is defined when compiling a C++ source file with the option
2188 @option{-std=c++0x} or @option{-std=gnu++0x}. It indicates that some
2189 features likely to be included in C++0x are available. Note that these
2190 features are experimental, and may change or be removed in future
2191 versions of GCC.
2192
2193 @item __GXX_WEAK__
2194 This macro is defined when compiling a C++ source file.  It has the
2195 value 1 if the compiler will use weak symbols, COMDAT sections, or
2196 other similar techniques to collapse symbols with ``vague linkage''
2197 that are defined in multiple translation units.  If the compiler will
2198 not collapse such symbols, this macro is defined with value 0.  In
2199 general, user code should not need to make use of this macro; the
2200 purpose of this macro is to ease implementation of the C++ runtime
2201 library provided with G++.
2202
2203 @item __NEXT_RUNTIME__
2204 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2205 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C@.  If the GNU
2206 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2207 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2208
2209 @item __LP64__
2210 @itemx _LP64
2211 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2212 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2213 @code{int} uses 32-bit.
2214
2215 @item __SSP__
2216 This macro is defined, with value 1, when @option{-fstack-protector} is in
2217 use.
2218
2219 @item __SSP_ALL__
2220 This macro is defined, with value 2, when @option{-fstack-protector-all} is
2221 in use.
2222
2223 @item __TIMESTAMP__
2224 This macro expands to a string constant that describes the date and time
2225 of the last modification of the current source file. The string constant
2226 contains abbreviated day of the week, month, day of the month, time in
2227 hh:mm:ss form, year and looks like @code{@w{"Sun Sep 16 01:03:52 1973"}}.
2228 If the day of the month is less than 10, it is padded with a space on the left.
2229
2230 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
2231 (once per compilation) and @code{__TIMESTAMP__} will expand to
2232 @code{@w{"??? ??? ?? ??:??:?? ????"}}.
2233
2234 @item __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_1
2235 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_2
2236 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_4
2237 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_8
2238 @itemx __GCC_HAVE_SYNC_COMPARE_AND_SWAP_16
2239 These macros are defined when the target processor supports atomic compare
2240 and swap operations on operands 1, 2, 4, 8 or 16 bytes in length, respectively.
2241
2242 @item __GCC_HAVE_DWARF2_CFI_ASM
2243 This macro is defined when the compiler is emitting Dwarf2 CFI directives
2244 to the assembler.  When this is defined, it is possible to emit those same
2245 directives in inline assembly.
2246 @end table
2247
2248 @node System-specific Predefined Macros
2249 @subsection System-specific Predefined Macros
2250
2251 @cindex system-specific predefined macros
2252 @cindex predefined macros, system-specific
2253 @cindex reserved namespace
2254
2255 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2256 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2257 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2258 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2259 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2260 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2261 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2262
2263 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2264 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2265 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2266 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2267 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2268 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2269 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2270 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2271 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2272 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2273
2274 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2275 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2276 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2277 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2278 defined.
2279
2280 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2281 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2282 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2283 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2284 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2285 check specifically for features you need, using a tool such as
2286 @command{autoconf}.
2287
2288 @node C++ Named Operators
2289 @subsection C++ Named Operators
2290 @cindex named operators
2291 @cindex C++ named operators
2292 @cindex iso646.h
2293
2294 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2295 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2296 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2297 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2298 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2299 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2300 macro expanding to the appropriate punctuator.
2301
2302 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2303
2304 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2305 @item Named Operator @tab Punctuator
2306 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2307 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2308 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2309 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2310 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2311 @item @code{not}    @tab @code{!}
2312 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2313 @item @code{or}     @tab @code{||}
2314 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2315 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2316 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2317 @end multitable
2318
2319 @node Undefining and Redefining Macros
2320 @section Undefining and Redefining Macros
2321 @cindex undefining macros
2322 @cindex redefining macros
2323 @findex #undef
2324
2325 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2326 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2327 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2328 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2329 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2330 macro.
2331
2332 @smallexample
2333 #define FOO 4
2334 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2335 #undef FOO
2336 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2337 @end smallexample
2338
2339 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2340 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2341 need not have any resemblance to the old definition.
2342
2343 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2344 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2345 Two macro definitions are effectively the same if:
2346 @itemize @bullet
2347 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2348 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2349 @item If there are any parameters, they are the same.
2350 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2351 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2352 count as whitespace.
2353 @end itemize
2354
2355 @noindent
2356 These definitions are effectively the same:
2357 @smallexample
2358 #define FOUR (2 + 2)
2359 #define FOUR         (2    +    2)
2360 #define FOUR (2 /* @r{two} */ + 2)
2361 @end smallexample
2362 @noindent
2363 but these are not:
2364 @smallexample
2365 #define FOUR (2 + 2)
2366 #define FOUR ( 2+2 )
2367 #define FOUR (2 * 2)
2368 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2369 @end smallexample
2370
2371 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2372 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2373 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2374 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2375 instance, two different headers to define a common macro.  The
2376 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2377
2378 @node Directives Within Macro Arguments
2379 @section Directives Within Macro Arguments
2380 @cindex macro arguments and directives
2381
2382 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2383 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2384 behavior in these cases is undefined.
2385
2386 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2387 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2388 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2389 this limitation, and people would often be surprised that they could
2390 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2391 conditional compilation in the argument list to a normal library
2392 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2393 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2394 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2395 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2396 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2397 function-like macro invocation not present.
2398
2399 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2400 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2401 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2402 pathological example:
2403
2404 @smallexample
2405 #define f(x) x x
2406 f (1
2407 #undef f
2408 #define f 2
2409 f)
2410 @end smallexample
2411
2412 @noindent
2413 which expands to
2414
2415 @smallexample
2416 1 2 1 2
2417 @end smallexample
2418
2419 @noindent
2420 with the semantics described above.
2421
2422 @node Macro Pitfalls
2423 @section Macro Pitfalls
2424 @cindex problems with macros
2425 @cindex pitfalls of macros
2426
2427 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2428 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2429 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2430
2431 @menu
2432 * Misnesting::
2433 * Operator Precedence Problems::
2434 * Swallowing the Semicolon::
2435 * Duplication of Side Effects::
2436 * Self-Referential Macros::
2437 * Argument Prescan::
2438 * Newlines in Arguments::
2439 @end menu
2440
2441 @node Misnesting
2442 @subsection Misnesting
2443
2444 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2445 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2446 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2447 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2448 arguments.  For example,
2449
2450 @smallexample
2451 #define twice(x) (2*(x))
2452 #define call_with_1(x) x(1)
2453 call_with_1 (twice)
2454      @expansion{} twice(1)
2455      @expansion{} (2*(1))
2456 @end smallexample
2457
2458 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2459 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2460 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2461 For example,
2462
2463 @smallexample
2464 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2465 @dots{}
2466 strange(stderr) p, 35)
2467      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2468 @end smallexample
2469
2470 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2471 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2472 should be avoided.
2473
2474 @node Operator Precedence Problems
2475 @subsection Operator Precedence Problems
2476 @cindex parentheses in macro bodies
2477
2478 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2479 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2480 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2481 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2482 way.
2483
2484 Suppose you define a macro as follows,
2485
2486 @smallexample
2487 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2488 @end smallexample
2489
2490 @noindent
2491 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2492 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2493 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2494
2495 @smallexample
2496 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2497      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2498 @end smallexample
2499
2500 @noindent
2501 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2502 C make it equivalent to this:
2503
2504 @smallexample
2505 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2506 @end smallexample
2507
2508 @noindent
2509 What we want is this:
2510
2511 @smallexample
2512 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2513 @end smallexample
2514
2515 @noindent
2516 Defining the macro as
2517
2518 @smallexample
2519 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2520 @end smallexample
2521
2522 @noindent
2523 provides the desired result.
2524
2525 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2526 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2527 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2528 means something very different.  Here is what it expands to:
2529
2530 @smallexample
2531 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2532 @end smallexample
2533
2534 @noindent
2535 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2536 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2537 was intended to be inside.
2538
2539 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2540 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2541
2542 @smallexample
2543 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2544 @end smallexample
2545
2546 @node Swallowing the Semicolon
2547 @subsection Swallowing the Semicolon
2548 @cindex semicolons (after macro calls)
2549
2550 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2551 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2552 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2553 characters:
2554
2555 @smallexample
2556 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2557 @{ char *lim = (limit);         \
2558   while (p < lim) @{            \
2559     if (*p++ != ' ') @{         \
2560       p--; break; @}@}@}
2561 @end smallexample
2562
2563 @noindent
2564 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2565 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2566 be laid out if not part of a macro definition.
2567
2568 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2569 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2570 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2571 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2572 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2573 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2574
2575 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2576 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2577
2578 @smallexample
2579 if (*p != 0)
2580   SKIP_SPACES (p, lim);
2581 else @dots{}
2582 @end smallexample
2583
2584 @noindent
2585 The presence of two statements---the compound statement and a null
2586 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2587 makes invalid C code.
2588
2589 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2590 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2591
2592 @smallexample
2593 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2594 do @{ char *lim = (limit);         \
2595      while (p < lim) @{            \
2596        if (*p++ != ' ') @{         \
2597          p--; break; @}@}@}          \
2598 while (0)
2599 @end smallexample
2600
2601 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2602
2603 @smallexample
2604 do @{@dots{}@} while (0);
2605 @end smallexample
2606
2607 @noindent
2608 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2609 generate no extra code for it.
2610
2611 @node Duplication of Side Effects
2612 @subsection Duplication of Side Effects
2613
2614 @cindex side effects (in macro arguments)
2615 @cindex unsafe macros
2616 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2617
2618 @smallexample
2619 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2620 @end smallexample
2621
2622 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2623 as shown here,
2624
2625 @smallexample
2626 next = min (x + y, foo (z));
2627 @end smallexample
2628
2629 @noindent
2630 it expands as follows:
2631
2632 @smallexample
2633 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2634 @end smallexample
2635
2636 @noindent
2637 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2638 for @code{Y}.
2639
2640 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2641 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2642 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2643 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2644 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2645 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2646
2647 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2648 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2649 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2650 follows:
2651
2652 @smallexample
2653 #define min(X, Y)                \
2654 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2655    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2656    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2657 @end smallexample
2658
2659 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2660 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2661 This permits us to define local variables and assign each argument to
2662 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2663 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2664 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2665
2666 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2667 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2668 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2669 that variable in @code{min}:
2670
2671 @smallexample
2672 @group
2673 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2674 @dots{}
2675 @{
2676   int tem = foo (z);
2677   next = min (x + y, tem);
2678 @}
2679 @end group
2680 @end smallexample
2681
2682 @noindent
2683 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2684
2685 @node Self-Referential Macros
2686 @subsection Self-Referential Macros
2687 @cindex self-reference
2688
2689 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2690 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2691 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2692 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2693 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2694 the preprocessor output unchanged.  Consider an example:
2695
2696 @smallexample
2697 #define foo (4 + foo)
2698 @end smallexample
2699
2700 @noindent
2701 where @code{foo} is also a variable in your program.
2702
2703 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2704 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2705 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2706
2707 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2708 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2709 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2710 wherever @code{foo} is referred to.
2711
2712 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2713 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2714 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2715 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2716 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2717
2718 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2719 expands to itself.  If you write
2720
2721 @smallexample
2722 #define EPERM EPERM
2723 @end smallexample
2724
2725 @noindent
2726 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2727 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2728 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2729 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2730 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2731
2732 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2733 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2734 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2735 either.  Thus, if we have
2736
2737 @smallexample
2738 #define x (4 + y)
2739 #define y (2 * x)
2740 @end smallexample
2741
2742 @noindent
2743 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2744
2745 @smallexample
2746 @group
2747 x    @expansion{} (4 + y)
2748      @expansion{} (4 + (2 * x))
2749
2750 y    @expansion{} (2 * x)
2751      @expansion{} (2 * (4 + y))
2752 @end group
2753 @end smallexample
2754
2755 @noindent
2756 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2757 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2758
2759 @node Argument Prescan
2760 @subsection Argument Prescan
2761 @cindex expansion of arguments
2762 @cindex macro argument expansion
2763 @cindex prescan of macro arguments
2764
2765 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2766 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2767 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2768 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2769 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2770 macro calls in them.
2771
2772 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2773 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2774 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2775 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2776 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2777 same results.
2778
2779 You might expect the double scan to change the results when a
2780 self-referential macro is used in an argument of another macro
2781 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2782 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2783 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2784 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2785 second scan either.
2786
2787 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2788 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2789 that the prescan does make a difference in three special cases:
2790
2791 @itemize @bullet
2792 @item
2793 Nested calls to a macro.
2794
2795 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2796 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2797 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2798 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2799 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2800 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2801 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2802 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2803 be expanded.
2804
2805 @item
2806 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2807
2808 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2809 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2810 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2811 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2812 instance, if you have
2813
2814 @smallexample
2815 #define AFTERX(x) X_ ## x
2816 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2817 #define TABLESIZE 1024
2818 #define BUFSIZE TABLESIZE
2819 @end smallexample
2820
2821 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2822 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2823 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2824
2825 @item
2826 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2827
2828 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2829 wrong number of arguments.  Here is an example:
2830
2831 @smallexample
2832 #define foo  a,b
2833 #define bar(x) lose(x)
2834 #define lose(x) (1 + (x))
2835 @end smallexample
2836
2837 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2838 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2839 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2840 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2841 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2842 arithmetic operations:
2843
2844 @smallexample
2845 #define foo (a,b)
2846 @exdent or
2847 #define bar(x) lose((x))
2848 @end smallexample
2849
2850 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2851 definition from being interpreted as an argument separator.
2852
2853 @end itemize
2854
2855 @node Newlines in Arguments
2856 @subsection Newlines in Arguments
2857 @cindex newlines in macro arguments
2858
2859 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2860 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2861 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2862 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2863 different to the line containing the argument causing the problem.
2864
2865 Here is an example illustrating this:
2866
2867 @smallexample
2868 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2869
2870 ignore_second_arg (foo (),
2871                    ignored (),
2872                    syntax error);
2873 @end smallexample
2874
2875 @noindent
2876 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2877 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2878 even though the problematic code comes from line five.
2879
2880 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2881
2882 @node Conditionals
2883 @chapter Conditionals
2884 @cindex conditionals
2885
2886 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2887 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2888 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2889 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2890 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2891
2892 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2893 statement in C, but it is important to understand the difference between
2894 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2895 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2896 behave differently from run to run, depending on the data it is
2897 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2898 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2899 code to be included in the program depending on the situation at the
2900 time of compilation.
2901
2902 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2903 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2904 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2905 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2906 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2907 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2908 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2909 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2910 remains syntactically valid when it is not to be used.
2911
2912 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2913 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2914
2915 @menu
2916 * Conditional Uses::
2917 * Conditional Syntax::
2918 * Deleted Code::
2919 @end menu
2920
2921 @node Conditional Uses
2922 @section Conditional Uses
2923
2924 There are three general reasons to use a conditional.
2925
2926 @itemize @bullet
2927 @item
2928 A program may need to use different code depending on the machine or
2929 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2930 operating system may be erroneous on another operating system; for
2931 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2932 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2933 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2934 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2935 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2936
2937 @item
2938 You may want to be able to compile the same source file into two
2939 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2940 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2941 those data for debugging, and the other not.
2942
2943 @item
2944 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2945 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2946 @end itemize
2947
2948 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2949 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2950 conditionals.
2951
2952 @node Conditional Syntax
2953 @section Conditional Syntax
2954
2955 @findex #if
2956 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2957 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2958
2959 @menu
2960 * Ifdef::
2961 * If::
2962 * Defined::
2963 * Else::
2964 * Elif::
2965 @end menu
2966
2967 @node Ifdef
2968 @subsection Ifdef
2969 @findex #ifdef
2970 @findex #endif
2971
2972 The simplest sort of conditional is
2973
2974 @smallexample
2975 @group
2976 #ifdef @var{MACRO}
2977
2978 @var{controlled text}
2979
2980 #endif /* @var{MACRO} */
2981 @end group
2982 @end smallexample
2983
2984 @cindex conditional group
2985 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2986 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2987 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2988 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2989
2990 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2991 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2992 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2993 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2994 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2995 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2996 group in one file and end it in another.
2997
2998 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2999 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
3000 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
3001 that all comments and string literals inside a failing conditional group
3002 must still be properly ended.
3003
3004 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
3005 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
3006 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
3007 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
3008 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
3009 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
3010 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
3011
3012 @findex #ifndef
3013 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
3014 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
3015 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
3016 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
3017
3018 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
3019 Here are some samples.
3020
3021 @itemize @bullet
3022 @item
3023 Some macros are predefined on each kind of machine
3024 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
3025 code specially tuned for a particular machine.
3026
3027 @item
3028 System header files define more macros, associated with the features
3029 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
3030 using a system feature on a machine where it is not implemented.
3031
3032 @item
3033 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
3034 command line options when you compile the program.  You can arrange to
3035 compile the same source file into two different programs by choosing a
3036 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
3037 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
3038 state of the macro with command line options, perhaps set in the
3039 Makefile.  @xref{Invocation}.
3040
3041 @item
3042 Your program might have a special header file (often called
3043 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
3044 define or not define macros depending on the features of the system and
3045 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
3046 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
3047 @end itemize
3048
3049 @node If
3050 @subsection If
3051
3052 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
3053 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
3054
3055 @smallexample
3056 @group
3057 #if @var{expression}
3058
3059 @var{controlled text}
3060
3061 #endif /* @var{expression} */
3062 @end group
3063 @end smallexample
3064
3065 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
3066 restrictions.  It may contain
3067
3068 @itemize @bullet
3069 @item
3070 Integer constants.
3071
3072 @item
3073 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
3074 code.
3075
3076 @item
3077 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
3078 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
3079 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
3080 short-circuiting rules of standard C@.
3081
3082 @item
3083 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
3084 computation of the expression's value begins.
3085
3086 @item
3087 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
3088 are defined in the middle of an @samp{#if}.
3089
3090 @item
3091 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
3092 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
3093 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
3094 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
3095 function call parentheses are also treated as zero.
3096
3097 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
3098 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
3099 not a macro in an @samp{#if}.
3100 @end itemize
3101
3102 The preprocessor does not know anything about types in the language.
3103 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
3104 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
3105 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
3106 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
3107
3108 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
3109 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
3110 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
3111 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
3112 expression, and may give different results in some cases.  If the value
3113 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
3114 text} is included; otherwise it is skipped.
3115
3116 @node Defined
3117 @subsection Defined
3118
3119 @cindex @code{defined}
3120 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
3121 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
3122 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
3123 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
3124 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
3125 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
3126
3127 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
3128 existence at once.  For example,
3129
3130 @smallexample
3131 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
3132 @end smallexample
3133
3134 @noindent
3135 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
3136 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
3137
3138 Conditionals written like this:
3139
3140 @smallexample
3141 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
3142 @end smallexample
3143
3144 @noindent
3145 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
3146 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
3147 the value zero.
3148
3149 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3150 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3151 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3152 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3153 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
3154
3155 @node Else
3156 @subsection Else
3157
3158 @findex #else
3159 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3160 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3161 looks like:
3162
3163 @smallexample
3164 @group
3165 #if @var{expression}
3166 @var{text-if-true}
3167 #else /* Not @var{expression} */
3168 @var{text-if-false}
3169 #endif /* Not @var{expression} */
3170 @end group
3171 @end smallexample
3172
3173 @noindent
3174 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3175 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3176 opposite happens.
3177
3178 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3179
3180 @node Elif
3181 @subsection Elif
3182
3183 @findex #elif
3184 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3185 possible alternatives.  For example, you might have
3186
3187 @smallexample
3188 #if X == 1
3189 @dots{}
3190 #else /* X != 1 */
3191 #if X == 2
3192 @dots{}
3193 #else /* X != 2 */
3194 @dots{}
3195 #endif /* X != 2 */
3196 #endif /* X != 1 */
3197 @end smallexample
3198
3199 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3200 abbreviated as follows:
3201
3202 @smallexample
3203 #if X == 1
3204 @dots{}
3205 #elif X == 2
3206 @dots{}
3207 #else /* X != 2 and X != 1*/
3208 @dots{}
3209 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3210 @end smallexample
3211
3212 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3213 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3214 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3215 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3216 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3217 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3218
3219 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3220 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3221 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3222 @samp{#elif} directives within it have failed.
3223
3224 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3225 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3226
3227 @node Deleted Code
3228 @section Deleted Code
3229 @cindex commenting out code
3230
3231 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3232 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3233 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3234 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3235 syntax errors.
3236
3237 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3238 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3239 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3240 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3241 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3242
3243 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3244 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3245 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3246
3247 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3248 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3249 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3250 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3251 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3252 @samp{/*}.
3253
3254 @node Diagnostics
3255 @chapter Diagnostics
3256 @cindex diagnostic
3257 @cindex reporting errors
3258 @cindex reporting warnings
3259
3260 @findex #error
3261 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3262 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3263 are used as the error message.
3264
3265 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3266 combination of parameters which you know the program does not properly
3267 support.  For example, if you know that the program will not run
3268 properly on a VAX, you might write
3269
3270 @smallexample
3271 @group
3272 #ifdef __vax__
3273 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3274 #endif
3275 @end group
3276 @end smallexample
3277
3278 If you have several configuration parameters that must be set up by
3279 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3280 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3281
3282 @smallexample
3283 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3284 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3285 #endif
3286 @end smallexample
3287
3288 @findex #warning
3289 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3290 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3291 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3292
3293 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3294 directing the user to the header file which should be used instead.
3295
3296 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3297 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3298 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3299 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3300 problems with apostrophes and the like.
3301
3302 @node Line Control
3303 @chapter Line Control
3304 @cindex line control
3305
3306 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3307 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3308 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3309 reported as having appeared on the line of the source file where the
3310 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3311
3312 If you write a program which generates source code, such as the
3313 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3314 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3315 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3316 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3317 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3318 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3319
3320 @findex #line
3321 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3322 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3323 directive that specifies the original line number and source file name
3324 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3325 @samp{#line} has three variants:
3326
3327 @table @code
3328 @item #line @var{linenum}
3329 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3330 the line number which should be reported for the following line of
3331 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3332
3333 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3334 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3335 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3336 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3337 file it specifies, until something else happens to change that.
3338 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3339 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3340 @samp{#include}.
3341
3342 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3343 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3344 and most other compilers do.
3345
3346 @item #line @var{anything else}
3347 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3348 The result should match one of the above two forms.
3349 @end table
3350
3351 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3352 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3353 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3354 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3355 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3356
3357 @smallexample
3358 #line 1 "../src/gram.y"
3359 #include "gram.h"
3360 @end smallexample
3361
3362 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3363 chain; the directory containing the physical source file would not be
3364 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3365 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3366
3367 We made this change because the old behavior caused problems when
3368 generated source files were transported between machines.  For instance,
3369 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3370 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3371 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3372 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3373 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3374 build is likely to fail.
3375
3376 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3377 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3378 which would be visible searching from the directory containing the
3379 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3380 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3381 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3382 files, which is difficult and error-prone.
3383
3384 @node Pragmas
3385 @chapter Pragmas
3386
3387 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3388 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3389 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3390 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3391 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3392
3393 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3394 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3395 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3396 entire translation unit or source file.
3397
3398 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3399 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3400 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3401 recognized by previous versions are still recognized without the
3402 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3403 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3404 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3405
3406 @cindex @code{_Pragma}
3407 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3408 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3409 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3410 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3411 in a macro.
3412
3413 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3414 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3415 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3416 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3417 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3418 @samp{#pragma} directive.  For example,
3419
3420 @smallexample
3421 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3422 @end smallexample
3423
3424 @noindent
3425 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3426 same effect could be achieved using macros, for example
3427
3428 @smallexample
3429 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3430 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3431 @end smallexample
3432
3433 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3434 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3435 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3436 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3437 its own.
3438
3439 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3440 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3441 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3442
3443 @ftable @code
3444 @item #pragma GCC dependency
3445 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3446 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3447 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3448 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3449 other file is searched for using the normal include search path.
3450 Optional trailing text can be used to give more information in the
3451 warning message.
3452
3453 @smallexample
3454 #pragma GCC dependency "parse.y"
3455 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3456 @end smallexample
3457
3458 @item #pragma GCC poison
3459 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3460 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3461 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3462 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3463 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3464 after the directive, it is a hard error.  For example,
3465
3466 @smallexample
3467 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3468 sprintf(some_string, "hello");
3469 @end smallexample
3470
3471 @noindent
3472 will produce an error.
3473
3474 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3475 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3476 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3477 about system headers defining macros that use it.
3478
3479 For example,
3480
3481 @smallexample
3482 #define strrchr rindex
3483 #pragma GCC poison rindex
3484 strrchr(some_string, 'h');
3485 @end smallexample
3486
3487 @noindent
3488 will not produce an error.
3489
3490 @item #pragma GCC system_header
3491 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3492 current file to be treated as if it came from a system header.
3493 @xref{System Headers}.
3494
3495 @end ftable
3496
3497 @node Other Directives
3498 @chapter Other Directives
3499
3500 @findex #ident
3501 @findex #sccs
3502 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3503 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3504 the object file.  On other systems, the directive is ignored.  The
3505 @samp{#sccs} directive is a synonym for @samp{#ident}.
3506
3507 These directives are not part of the C standard, but they are not
3508 official GNU extensions either.  What historical information we have
3509 been able to find, suggests they originated with System V@.
3510
3511 Both @samp{#ident} and @samp{#sccs} are deprecated extensions.
3512
3513 @cindex null directive
3514 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3515 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3516 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3517 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3518 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3519 produce no output, rather than a line of output containing just a
3520 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3521
3522 @node Preprocessor Output
3523 @chapter Preprocessor Output
3524
3525 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3526 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3527 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3528 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3529 textual output.
3530 @c FIXME: Document the library interface.
3531
3532 @cindex output format
3533 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3534 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3535 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3536 discarded.
3537
3538 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3539 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3540 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3541 to become a single space, with the exception that the first token on a
3542 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3543 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3544 original source file.  This is so the output is easy to read.
3545 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3546 whitespace where there was none in the original source, except where
3547 necessary to prevent an accidental token paste.
3548
3549 @cindex linemarkers
3550 Source file name and line number information is conveyed by lines
3551 of the form
3552
3553 @smallexample
3554 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3555 @end smallexample
3556
3557 @noindent
3558 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3559 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3560 that the following line originated in file @var{filename} at line
3561 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3562 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3563
3564 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3565 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3566 separate them.  Here is what the flags mean:
3567
3568 @table @samp
3569 @item 1
3570 This indicates the start of a new file.
3571 @item 2
3572 This indicates returning to a file (after having included another file).
3573 @item 3
3574 This indicates that the following text comes from a system header file,
3575 so certain warnings should be suppressed.
3576 @item 4
3577 This indicates that the following text should be treated as being
3578 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3579 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3580 @end table
3581
3582 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3583 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3584 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3585 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3586 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3587
3588 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3589 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3590 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3591 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3592 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3593 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3594 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3595 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3596 the directive name.
3597
3598 @node Traditional Mode
3599 @chapter Traditional Mode
3600
3601 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3602 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3603 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3604 preprocessor.
3605
3606 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3607 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3608 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3609
3610 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3611 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3612 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3613 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3614 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3615 that actually matter.
3616
3617 @menu
3618 * Traditional lexical analysis::
3619 * Traditional macros::
3620 * Traditional miscellany::
3621 * Traditional warnings::
3622 @end menu
3623
3624 @node Traditional lexical analysis
3625 @section Traditional lexical analysis
3626
3627 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3628 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3629 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3630
3631 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3632 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3633 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3634 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3635 do this.
3636
3637 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3638 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3639 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3640
3641 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3642 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3643 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3644 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3645 directive.
3646
3647 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3648 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3649 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3650 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3651 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3652 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3653
3654 @smallexample
3655 #if foo/**/bar
3656 @end smallexample
3657
3658 @noindent
3659 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3660 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3661 directive is equivalent to
3662
3663 @smallexample
3664 #if foo bar
3665 @end smallexample
3666
3667 @noindent
3668 rather than
3669
3670 @smallexample
3671 #if foobar
3672 @end smallexample
3673
3674 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3675 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3676 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3677 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3678 you will get a syntax error.
3679
3680 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3681 require matching quotes.  For example:
3682
3683 @smallexample
3684 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3685 "/* This is not a comment.  */
3686 /* @r{This is a comment.  The following #include directive
3687    is ill-formed.}  */
3688 #include <stdio.h
3689 @end smallexample
3690
3691 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3692 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3693
3694 @node Traditional macros
3695 @section Traditional macros
3696
3697 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3698 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3699 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3700 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3701 whitespace.
3702
3703 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3704 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}).  An
3705 unclosed string or character constant continues into the text
3706 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3707 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3708 produce a single token.
3709
3710 Normally comments are removed from the replacement text after the
3711 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3712 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3713 implementation removes comments even before saving the macro
3714 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3715 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3716
3717 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3718 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3719 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3720 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3721 macro replacement, do not expand.
3722
3723 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3724 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3725 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3726 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3727 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3728 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3729 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3730 offending macro invocation.
3731
3732 @smallexample
3733 #define PLUS +
3734 #define INC(x) PLUS+x
3735 INC(foo);
3736      @expansion{} ++foo;
3737 @end smallexample
3738
3739 Function-like macros are similar in form but quite different in
3740 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3741 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3742 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3743 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3744 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3745 closing quote is treated like any other character.  There is no
3746 facility for handling variadic macros.
3747
3748 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3749 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3750 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3751 whitespace.  In particular
3752
3753 @smallexample
3754 f( )
3755 @end smallexample
3756
3757 @noindent
3758 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3759 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3760 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3761 whitespace between the parentheses.
3762
3763 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3764 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3765 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3766
3767 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3768 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3769 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3770 example
3771
3772 @smallexample
3773 #define str(x) "x"
3774 str(/* @r{A comment} */some text )
3775      @expansion{} "some text "
3776 @end smallexample
3777
3778 @noindent
3779 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3780 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3781 pasting.
3782
3783 @smallexample
3784 #define suffix(x) foo_/**/x
3785 suffix(bar)
3786      @expansion{} foo_bar
3787 @end smallexample
3788
3789 @node Traditional miscellany
3790 @section Traditional miscellany
3791
3792 Here are some things to be aware of when using the traditional
3793 preprocessor.
3794
3795 @itemize @bullet
3796 @item
3797 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3798 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3799 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3800 follow the @samp{#}.
3801
3802 @item
3803 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3804 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3805 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3806 including extensions, with the exception that the effects of
3807 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3808
3809 @item
3810 __STDC__ is not defined.
3811
3812 @item
3813 If you use digraphs the behavior is undefined.
3814
3815 @item
3816 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3817 the behavior is undefined.
3818
3819 @end itemize
3820
3821 @node Traditional warnings
3822 @section Traditional warnings
3823 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3824 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3825 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3826 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3827 operators.
3828
3829 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3830
3831 @itemize @bullet
3832 @item
3833 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3834 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3835 but does not in ISO C@.
3836
3837 @item
3838 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3839 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3840 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3841 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3842 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3843 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3844 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3845 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3846 suggests avoiding it altogether.
3847
3848 @item
3849 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3850 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3851 that the macro is not expanded.
3852
3853 @item
3854 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3855
3856 @item
3857 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3858 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3859 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3860 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3861 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3862 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3863
3864 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3865 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3866 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3867 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3868 @end itemize
3869
3870 @node Implementation Details
3871 @chapter Implementation Details
3872
3873 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3874 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3875 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3876 change subtly in future implementations.
3877
3878 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3879 versions of CPP@.
3880
3881 @menu
3882 * Implementation-defined behavior::
3883 * Implementation limits::
3884 * Obsolete Features::
3885 * Differences from previous versions::
3886 @end menu
3887
3888 @node Implementation-defined behavior
3889 @section Implementation-defined behavior
3890 @cindex implementation-defined behavior
3891
3892 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3893 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3894 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3895 and stick to it.
3896 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3897
3898 @itemize @bullet
3899 @need 1000
3900 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3901 execution character set.
3902
3903 The input character set can be specified using the
3904 @option{-finput-charset} option, while the execution character set may
3905 be controlled using the @option{-fexec-charset} and
3906 @option{-fwide-exec-charset} options.
3907
3908 @item Identifier characters.
3909 @anchor{Identifier characters}
3910
3911 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
3912 and the alphanumeric characters.  C++ and C99 also allow universal
3913 character names, and C99 further permits implementation-defined
3914 characters.  GCC currently only permits universal character names if
3915 @option{-fextended-identifiers} is used, because the implementation of
3916 universal character names in identifiers is experimental.
3917
3918 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
3919 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
3920 since this extension cannot conflict with standards-conforming
3921 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
3922 identifier characters by default.
3923
3924 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
3925 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX
3926 operating system.
3927
3928 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
3929 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
3930
3931 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3932
3933 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3934 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3935 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3936 same column as it did in the original source file.
3937
3938 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3939
3940 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3941 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3942 values they would have on the target machine.
3943
3944 The compiler values a multi-character character constant a character
3945 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3946 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3947 character truncated to the width of a target character.  The final
3948 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3949 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3950 change from versions 3.1 and earlier of GCC)@.  If there are more
3951 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3952 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3953 ignored.
3954
3955 For example, @code{'ab'} for a target with an 8-bit @code{char} would be
3956 interpreted as @w{@samp{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3957 'b')}}, and @code{'\234a'} as @w{@samp{(int) ((unsigned char) '\234' *
3958 256 + (unsigned char) 'a')}}.
3959
3960 @item Source file inclusion.
3961
3962 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3963 @ref{Include Operation}.
3964
3965 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3966 @samp{#include} directive.
3967
3968 @xref{Computed Includes}.
3969
3970 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3971 results in a standard pragma.
3972
3973 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3974 question does not arise.
3975
3976 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3977 pragmas.
3978
3979 @end itemize
3980
3981 @node Implementation limits
3982 @section Implementation limits
3983 @cindex implementation limits
3984
3985 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3986 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3987 and all the others known.  It is intended that there should be as few limits
3988 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3989 please report that as a bug.  @xref{Bugs, , Reporting Bugs, gcc, Using
3990 the GNU Compiler Collection (GCC)}.
3991
3992 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3993 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3994 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3995 therefore depend on many things, such as the size of other things
3996 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3997 consumed by other processes on the same computer, etc.
3998
3999 @itemize @bullet
4000
4001 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
4002
4003 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
4004 The standard requires at least 15 levels.
4005
4006 @item Nesting levels of conditional inclusion.
4007
4008 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
4009 available memory.
4010
4011 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
4012
4013 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
4014 conditional expressions, it is limited only by available memory.
4015
4016 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
4017
4018 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
4019 requires only that the first 63 be significant.
4020
4021 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
4022
4023 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
4024 by available memory.
4025
4026 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
4027
4028 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
4029 required by the standard is 127.
4030
4031 @item Number of characters on a logical source line.
4032
4033 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
4034 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
4035 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
4036
4037 @item Maximum size of a source file.
4038
4039 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
4040 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
4041 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
4042 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
4043 may not be a limitation.
4044
4045 @end itemize
4046
4047 @node Obsolete Features
4048 @section Obsolete Features
4049
4050 CPP has some features which are present mainly for compatibility with
4051 older programs.  We discourage their use in new code.  In some cases,
4052 we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
4053
4054 @subsection Assertions
4055 @cindex assertions
4056
4057 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
4058 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
4059 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
4060 define them with preprocessing directives or command-line options.
4061
4062 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
4063 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
4064 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
4065 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
4066 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
4067 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
4068 all.
4069
4070 @cindex predicates
4071 An assertion looks like this:
4072
4073 @smallexample
4074 #@var{predicate} (@var{answer})
4075 @end smallexample
4076
4077 @noindent
4078 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
4079 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
4080 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
4081 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
4082 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
4083 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
4084 answer.
4085
4086 @cindex testing predicates
4087 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
4088 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
4089 asserted as an answer for @code{machine}.
4090
4091 @smallexample
4092 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
4093 @end smallexample
4094
4095 @noindent
4096 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
4097 omitting the answer in the conditional:
4098
4099 @smallexample
4100 #if #machine
4101 @end smallexample
4102
4103 @findex #assert
4104 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
4105 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
4106 identifies assertions in conditionals.
4107
4108 @smallexample
4109 #assert @var{predicate} (@var{answer})
4110 @end smallexample
4111
4112 @noindent
4113 You may make several assertions with the same predicate and different
4114 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
4115 same predicate.  All the answers for any given predicate are
4116 simultaneously true.
4117
4118 @cindex assertions, canceling
4119 @findex #unassert
4120 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
4121 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
4122 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
4123 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
4124 leaving out the answer:
4125
4126 @smallexample
4127 #unassert @var{predicate}
4128 @end smallexample
4129
4130 @noindent
4131 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
4132 no effect.
4133
4134 You can also make or cancel assertions using command line options.
4135 @xref{Invocation}.
4136
4137 @node Differences from previous versions
4138 @section Differences from previous versions
4139 @cindex differences from previous versions
4140
4141 This section details behavior which has changed from previous versions
4142 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
4143 we do not promise not to, either.
4144
4145 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
4146 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
4147 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
4148 they generally represent bugs in the snapshots.
4149
4150 @itemize @bullet
4151
4152 @item -I- deprecated
4153
4154 This option has been deprecated in 4.0.  @option{-iquote} is meant to
4155 replace the need for this option.
4156
4157 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
4158
4159 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
4160 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
4161 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
4162 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
4163 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
4164
4165 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
4166 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
4167 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
4168
4169 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
4170 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
4171 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
4172
4173 @item The form of whitespace between tokens in preprocessor output
4174
4175 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
4176 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
4177 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
4178 does not come up at all.
4179
4180 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
4181 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
4182 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
4183 token pasting.
4184
4185 @item Optional argument when invoking rest argument macros
4186
4187 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
4188 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
4189 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4190 versions accepted it silently.
4191
4192 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4193
4194 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4195 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4196 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4197 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4198 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4199 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4200
4201 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4202 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4203 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4204 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4205 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4206
4207 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4208
4209 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4210 ``directory containing the current file'', used by @samp{#include} with
4211 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4212 @xref{Line Control}, for further explanation.
4213
4214 @item Syntax of @samp{#line}
4215
4216 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4217 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4218 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4219 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4220 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4221 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4222 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4223 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4224
4225 @end itemize
4226
4227 @node Invocation
4228 @chapter Invocation
4229 @cindex invocation
4230 @cindex command line
4231
4232 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4233 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4234 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4235 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4236 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4237 file.
4238
4239 @emph{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4240 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4241 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4242 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4243 similar but not identical to the documented interface, and may change
4244 without notice.
4245
4246 @ignore
4247 @c man begin SYNOPSIS
4248 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4249     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-iquote}@var{dir}@dots{}]
4250     [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4251     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4252     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}]
4253     [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4254     [@option{-P}] [@option{-fno-working-directory}]
4255     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4256     @var{infile} @var{outfile}
4257
4258 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4259 @c man end
4260 @c man begin SEEALSO
4261 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4262 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4263 @file{binutils}.
4264 @c man end
4265 @end ignore
4266
4267 @c man begin OPTIONS
4268 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4269 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4270 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4271 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4272
4273 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4274 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4275 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4276 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4277
4278 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4279 which take an argument may have that argument appear either immediately
4280 after the option, or with a space between option and argument:
4281 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4282
4283 @cindex grouping options
4284 @cindex options, grouping
4285 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4286 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4287 @w{@samp{-d -M}}.
4288
4289 @cindex options
4290 @include cppopts.texi
4291 @c man end
4292
4293 @node Environment Variables
4294 @chapter Environment Variables
4295 @cindex environment variables
4296 @c man begin ENVIRONMENT
4297
4298 This section describes the environment variables that affect how CPP
4299 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4300 when searching for include files, or to control dependency output.
4301
4302 Note that you can also specify places to search using options such as
4303 @option{-I}, and control dependency output with options like
4304 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4305 environment variables, which in turn take precedence over the
4306 configuration of GCC@.
4307
4308 @include cppenv.texi
4309 @c man end
4310
4311 @page
4312 @include fdl.texi
4313
4314 @page
4315 @node Index of Directives
4316 @unnumbered Index of Directives
4317 @printindex fn
4318
4319 @node Option Index
4320 @unnumbered Option Index
4321 @noindent
4322 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4323 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4324 @printindex op
4325
4326 @page
4327 @node Concept Index
4328 @unnumbered Concept Index
4329 @printindex cp
4330
4331 @bye