chiark / gitweb /
7399258053c47a1c4b7add56347c30baf159e265
[sod] / doc / clang.tex
1 %%% -*-latex-*-
2 %%%
3 %%% C language utilities
4 %%%
5 %%% (c) 2015 Straylight/Edgeware
6 %%%
7
8 %%%----- Licensing notice ---------------------------------------------------
9 %%%
10 %%% This file is part of the Sensible Object Design, an object system for C.
11 %%%
12 %%% SOD is free software; you can redistribute it and/or modify
13 %%% it under the terms of the GNU General Public License as published by
14 %%% the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
15 %%% (at your option) any later version.
16 %%%
17 %%% SOD is distributed in the hope that it will be useful,
18 %%% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19 %%% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20 %%% GNU General Public License for more details.
21 %%%
22 %%% You should have received a copy of the GNU General Public License
23 %%% along with SOD; if not, write to the Free Software Foundation,
24 %%% Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
25
26 \chapter{C language utilities} \label{ch:clang}
27
28 %%%--------------------------------------------------------------------------
29 \section{C type representation} \label{sec:clang.c-types}
30
31 \subsection{Overview} \label{sec:clang.c-types.over}
32
33 The Sod translator represents C types in a fairly simple and direct way.
34 However, because it spends a fair amount of its time dealing with C types, it
35 provides a number of useful operations and macros.
36
37 The class hierarchy is shown in~\xref{fig:codegen.c-types.classes}.
38
39 \begin{figure} \centering
40   \parbox{10pt}{\begin{tabbing}
41     @|c-type|                                                   \\ \ind
42       @|qualifiable-c-type|                                     \\ \ind
43         @|simple-c-type|                                        \\ \ind
44           @|c-class-type|                                     \-\\
45         @|tagged-c-type|                                        \\ \ind
46           @|c-struct-type|                                      \\
47           @|c-union-type|                                       \\
48           @|c-enum-type|                                      \-\\
49         @|c-atomic-type|                                        \\
50         @|c-pointer-type|                                     \-\\
51       @|c-array-type|                                           \\
52       @|c-function-type|                                        \\ \ind
53         @|c-keyword-function-type|                            \-
54   \end{tabbing}}
55   \caption{Classes representing C types}
56 \label{fig:codegen.c-types.classes}
57 \end{figure}
58
59 C type objects are immutable unless otherwise specified.
60
61 \subsubsection{Constructing C type objects}
62 There is a constructor function for each non-abstract class of C type object.
63 Note, however, that constructor functions need not generate a fresh type
64 object if a previously existing type object is suitable.  In this case, we
65 say that the objects are \emph{interned}.  Some constructor functions are
66 specified to return interned objects: programs may rely on receiving the same
67 (@|eq|) type object for similar (possibly merely @|equal|) arguments.  Where
68 not specified, clients may still not rely on receiving fresh objects.
69
70 A convenient S-expression notation is provided by the
71 \descref{mac}{c-type}[macro].  Use of this macro is merely an abbreviation
72 for corresponding use of the various constructor functions, and therefore
73 interns type objects in the same manner.  The syntax accepted by the macro
74 can be extended in order to support new classes: see \descref{mac}{defctype},
75 \descref{mac}{c-type-alias} and \descref{mac}{define-c-type-syntax}.
76
77 The descriptions of each of the various classes include descriptions of the
78 initargs which may be passed to @|make-instance| when constructing a new
79 instance of the class.  However, the constructor functions and S-expression
80 syntax are strongly recommended over direct use of @|make-instance|.
81
82 \subsubsection{Printing}
83 There are two protocols for printing C types.  Unfortunately they have
84 similar names.
85 \begin{itemize}
86 \item The \descref{gf}{print-c-type}[function] prints a C type value using
87   the S-expression notation.  It is mainly useful for diagnostic purposes.
88 \item The \descref{gf}{pprint-c-type}[function] prints a C type as a
89   C-syntax declaration.
90 \end{itemize}
91 Neither generic function defines a default primary method; subclasses of
92 @|c-type| must define their own methods in order to print correctly.
93
94
95 \subsection{The C type root class} \label{sec:clang.c-types.root}
96
97 \begin{describe}{cls}{c-type ()}
98   The class @|c-type| marks the root of the built-in C type hierarchy.
99
100   Users may define subclasses of @|c-type|.  All non-abstract subclasses must
101   have a primary method defined on @|pprint-c-type|; unless instances of the
102   subclass are interned, a method on @|c-type-equal-p| is also required.
103
104   The class @|c-type| is abstract.
105 \end{describe}
106
107
108 \subsection{C type S-expression notation} \label{sec:clang.c-types.sexp}
109
110 The S-expression representation of a type is described syntactically as a
111 type specifier.  Type specifiers fit into two syntactic categories.
112 \begin{itemize}
113 \item A \emph{symbolic type specifier} consists of a symbol.  It has a
114   single, fixed meaning: if @<name> is a symbolic type specifier, then each
115   use of @<name> in a type specifier evaluates to the same (@|eq|) type
116   object, until the @<name> is redefined.
117 \item A \emph{type operator} is a symbol; the corresponding specifier is a
118   list whose @|car| is the operator.  The remaining items in the list are
119   arguments to the type operator.
120 \end{itemize}
121
122 \begin{describe}{mac}{c-type @<type-spec> @> @<c-type>}
123   Evaluates to a C type object, as described by the type specifier
124   @<type-spec>.
125 \end{describe}
126
127 \begin{describe}{mac}
128     {defctype \=@{ @<name> @! (@<name>^+) @} @<type-spec>     \+\\
129                 @[[ @|:export| @<export-flag> @]]^*
130        \-\nlret @<names>}
131   Defines a new symbolic type specifier @<name>; if a list of @<name>s is
132   given, then all are defined in the same way.  The type constructed by using
133   any of the @<name>s is as described by the type specifier @<type-spec>.
134
135   The resulting type object is constructed once, at the time that the macro
136   expansion is evaluated; the same (@|eq|) value is used each time any
137   @<name> is used in a type specifier.
138
139   A variable named @|c-type-@<name>|, for the first @<name> only, is defined
140   and initialized to contain the C type object so constructed.  Altering or
141   binding this name is discouraged.
142
143   If @<export-flag> is true, then the variable name, and all of the @<name>s,
144   are exported from the current package.
145 \end{describe}
146
147 \begin{describe}{mac}{c-type-alias @<original> @<alias>^* @> @<aliases>}
148   Defines each @<alias> as being a type operator identical in behaviour to
149   @<original>.  If @<original> is later redefined then the behaviour of the
150   @<alias>es changes too.
151 \end{describe}
152
153 \begin{describe}{mac}
154     {define-c-type-syntax @<name> @<lambda-list>                \\ \ind
155       @[[ @<declaration>^* @! @<doc-string> @]]                 \\
156       @<form>^*
157      \-\nlret @<name>}
158   Defines the symbol @<name> as a new type operator.  When a list of the form
159   @|(@<name> @<argument>^*)| is used as a type specifier, the @<argument>s
160   are bound to fresh variables according to @<lambda-list> (a destructuring
161   lambda-list) and the @<form>s evaluated in order in the resulting lexical
162   environment as an implicit @|progn|.  The value should be a Lisp form which
163   will evaluate to the type specified by the arguments.
164
165   The @<form>s may call @|expand-c-type-spec| in order to recursively expand
166   type specifiers among its arguments.
167 \end{describe}
168
169 \begin{describe}{gf}{expand-c-type-spec @<type-spec> @> @<form>}
170   Returns the Lisp form that @|(c-type @<type-spec>)| would expand into.
171
172   If @<type-spec> is a list, then \descref{gf}{expand-c-type-form} is
173   invoked.
174 \end{describe}
175
176 \begin{describe}{gf}{expand-c-type-form @<head> @<tail> @> @<form>}
177   Returns the Lisp form that @|(c-type (@<head> . @<tail>))| would expand
178   into.
179 \end{describe}
180
181 \begin{describe}{gf}
182     {print-c-type @<stream> @<type> \&optional @<colon> @<atsign>}
183   Print the C type object @<type> to @<stream> in S-expression form.  The
184   @<colon> and @<atsign> arguments may be interpreted in any way which seems
185   appropriate: they are provided so that @|print-c-type| may be called via
186   @|format|'s @|\char`\~/\dots/| command; they are not set when
187   @|print-c-type| is called by Sod functions.
188
189   There should be a method defined for every C type class; there is no
190   default method.
191 \end{describe}
192
193
194 \subsection{Comparing C types} \label{sec:clang.c-types.cmp}
195
196 It is necessary to compare C types for equality, for example when checking
197 argument lists for methods.  This is done by @|c-type-equal-p|.
198
199 \begin{describe}{gf}
200     {c-type-equal-p @<c-type>_1 @<c-type>_2 @> @<generalized-boolean>}
201   The generic function @|c-type-equal-p| compares two C types @<c-type>_1 and
202   @<c-type>_2 for equality; it returns true if the two types are equal and
203   false if they are not.
204
205   Two types are equal if they are structurally similar, where this property
206   is defined by methods for each individual class; see the descriptions of
207   the classes for the details.
208
209   The generic function @|c-type-equal-p| uses the @|and| method combination.
210
211   \begin{describe}{meth}{t,t}{c-type-equal-p @<c-type>_1 @<c-type>_2}
212     A default primary method for @|c-type-equal-p| is defined.  It simply
213     returns @|nil|.  This way, methods can specialize on both arguments
214     without fear that a call will fail because no methods are applicable.
215   \end{describe}
216   \begin{describe}{ar-meth}{}{c-type-equal-p @<c-type>_1 @<c-type>_2}
217     A default around-method for @|c-type-equal-p| is defined.  It returns
218     true if @<c-type>_1 and @<c-type>_2 are @|eql|; otherwise it delegates to
219     the primary methods.  Since several common kinds of C types are interned,
220     this is a common case worth optimizing.
221   \end{describe}
222 \end{describe}
223
224
225 \subsection{Outputting C types} \label{sec:clang.c-types.output}
226
227 \begin{describe}{gf}{pprint-c-type @<c-type> @<stream> @<kernel>}
228   The generic function @|pprint-c-type| pretty-prints to @<stream> a C-syntax
229   declaration of an object or function of type @<c-type>.  The result is
230   written to @<stream>.
231
232   A C declaration has two parts: a sequence of \emph{declaration specifiers}
233   and a \emph{declarator}.  The declarator syntax involves parentheses and
234   operators, in order to reflect the operators applicable to the declared
235   variable.  For example, the name of a pointer variable is preceded by @`*';
236   the name of an array is followed by dimensions enclosed in @`['\dots @`]'.
237
238   The @<kernel> argument must be a function designator (though see the
239   standard around-method); it is invoked as
240   \begin{quote} \codeface
241     (funcall @<kernel> @<stream> @<priority> @<spacep>)
242   \end{quote}
243   It should write to @<stream> -- which may not be the same stream originally
244   passed into the generic function -- the `kernel' of the declarator, i.e.,
245   the part to which prefix and/or postfix operators are attached to form the
246   full declarator.
247
248   The methods on @|pprint-c-type| specialized for compound types work by
249   recursively calling @|pprint-c-type| on the subtype, passing down a closure
250   which prints the necessary additional declarator operators before calling
251   the original @<kernel> function.  The additional arguments @<priority> and
252   @<spacep> support this implementation technique.
253
254   The @<priority> argument describes the surrounding operator context.  It is
255   zero if no type operators are directly attached to the kernel (i.e., there
256   are no operators at all, or the kernel is enclosed in parentheses), one if
257   a prefix operator is directly attached, or two if a postfix operator is
258   directly attached.  If the @<kernel> function intends to provide its own
259   additional declarator operators, it should check the @<priority> in order
260   to determine whether parentheses are necessary.  See also the
261   \descref{mac}{maybe-in-parens}[macro].
262
263   The @<spacep> argument indicates whether a space needs to be printed in
264   order to separate the declarator from the declaration specifiers.  A kernel
265   which contains an identifier should insert a space before the identifier
266   when @<spacep> is non-nil.  An `empty' kernel, as found in an abstract
267   declarator (one that specifies no name), looks more pleasing without a
268   trailing space.  See also the \descref{fun}{c-type-space}[function].
269
270   Every concrete subclass of @|c-type| is expected to provide a primary
271   method on this function.  There is no default primary method.
272
273   \begin{describe}{ar-meth}{}{pprint-c-type @<c-type> @<stream> @<kernel>}
274     A default around method is defined on @|pprint-c-type| which `canonifies'
275     non-function @<kernel> arguments.  In particular:
276     \begin{itemize}
277     \item if @<kernel> is nil, then @|pprint-c-type| is called recursively
278       with a @<kernel> function that does nothing; and
279     \item if @<kernel> is any other kind of object, then @|pprint-c-type| is
280       called recursively with a @<kernel> function that prints the object as
281       if by @|princ|, preceded if necessary by space using @|c-type-space|.
282     \end{itemize}
283   \end{describe}
284 \end{describe}
285
286 \begin{describe}{fun}{c-type-space @<stream>}
287   Writes a space and other pretty-printing instructions to @<stream> in order
288   visually to separate a declarator from the preceding declaration
289   specifiers.  The precise details are subject to change.
290 \end{describe}
291
292 \begin{describe}{mac}
293     {maybe-in-parens (@<stream-var> @<guard-form>)
294       @<declaration>^*
295       @<form>^*}
296   The @<guard-form> is evaluated, and then the @<form>s are evaluated in
297   sequence within a pretty-printer logical block writing to the stream named
298   by the symbol @<stream-var>.  If the @<guard-form> evaluates to nil, then
299   the logical block has empty prefix and suffix strings; if it evaluates to a
300   non-nil value, then the logical block has prefix and suffix @`(' and @`)'
301   respectively.
302
303   Note that this may cause @<stream> to be bound to a different stream object
304   within the @<form>s.
305 \end{describe}
306
307
308 \subsection{Type qualifiers and qualifiable types}
309 \label{sec:clang.ctypes.qual}
310
311 Qualifiers -- @|const|, @|volatile|, and so on -- are represented as lists of
312 keywords attached to types.  Not all C types can carry qualifiers: notably,
313 function and array types cannot be qualified.
314
315 For the most part, the C qualifier keywords correspond to like-named Lisp
316 keywords, only the Lisp keyword names are in uppercase.  The correspondence
317 is shown in \xref{tab:clang.ctypes.qual}.
318
319 \begin{table}
320   \begin{tabular}[C]{*2{>{\codeface}l}l}                           \hlx*{hv}
321     \thd{\textbf{C name}}       & \thd{\textbf{Lisp name}}      \\ \hlx{vhv}
322     _Atomic                     & :atomic                       \\
323     const                       & :const                        \\
324     restrict                    & :restrict                     \\
325     volatile                    & :volatile                     \\ \hlx*{vh}
326   \end{tabular}
327   \caption{C and Lisp qualifier names} \label{tab:clang.ctypes.qual}
328 \end{table}
329
330 The default behaviour, on output, is to convert keywords to lowercase and
331 hope for the best: special cases can be dealt with by adding appropriate
332 methods to \descref{gf}{c-qualifier-keyword}.
333
334 \begin{describe}{cls}{qualifiable-c-type (c-type) \&key :qualifiers}
335   The class @|qualifiable-c-type| describes C types which can bear
336   `qualifiers' (\Cplusplus\ calls them `cv-qualifiers'): @|const|,
337   @|restrict| and @|volatile|.
338
339   The @<qualifiers> are a list of keyword symbols @|:const|, @|:restrict| and
340   @|:volatile|.  There is no built-in limitation to these particular
341   qualifiers; others keywords may be used, though this isn't recommended.
342
343   Two qualifiable types are equal only if they have \emph{matching
344   qualifiers}: i.e., every qualifier attached to one is also attached to the
345   other: order is not significant, and neither is multiplicity.
346
347   The class @|qualifiable-c-type| is abstract.
348 \end{describe}
349
350 \begin{describe}{gf}{c-type-qualifiers @<c-type> @> @<list>}
351   Returns the qualifiers of the @|qualifiable-c-type| instance @<c-type> as
352   an immutable list.
353 \end{describe}
354
355 \begin{describe}{fun}{qualify-type @<c-type> @<qualifiers> @> @<c-type>}
356   The argument @<c-type> must be an instance of @|qualifiable-c-type|,
357   currently bearing no qualifiers, and @<qualifiers> a list of qualifier
358   keywords.  The result is a C type object like @<c-type> except that it
359   bears the given @<qualifiers>.
360
361   The @<c-type> is not modified.  If @<c-type> is interned, then the returned
362   type will be interned.
363 \end{describe}
364
365 \begin{describe}{fun}{format-qualifiers @<qualifiers> @> @<string>}
366   Returns a string containing the qualifiers listed in @<qualifiers> in C
367   syntax, with a space after each.  In particular, if @<qualifiers> is
368   non-null then the final character of the returned string will be a space.
369 \end{describe}
370
371 \begin{describe}{gf}{c-qualifier-keyword @<qualifier> @> @<string>}
372   Return, as a string, the C keyword corresponding to the Lisp @<qualifier>.
373
374   There is a standard method, which deals with many qualifiers.  Additional
375   methods exist for qualifier keywords which need special handling, such as
376   @|:atomic|; they are not listed here explicitly.
377
378   \begin{describe}{meth}{keyword}
379       {c-qualifier-keyword @<keyword> @> @<string>}
380     Returns the @<keyword>'s print-name, in lower case.  This is sufficient
381     for the standard qualifiers @|:const|, @|:restrict|, and @|:volatile|.
382   \end{describe}
383 \end{describe}
384
385 \begin{describe}{fun}{c-type-qualifier-keywords @<c-type> @> @<list>}
386   Return the @<c-type>'s qualifiers, as a list of C keyword names.
387 \end{describe}
388
389
390 \subsection{Storage specifiers} \label{sec:clang.ctypes.specs}
391
392 Some declaration specifiers, mostly to do with how to store the specific
393 object in question, are determinedly `top level', and, unlike qualifiers,
394 don't stay attached to the base type when acted on by declarator operators.
395 Sod calls these `storage specifiers', though no such category exists in the C
396 standard.  They have their own protocol, which is similar in many ways to
397 that of C types.
398
399 Every Lisp keyword is potentially a storage specifier, which simply maps to
400 its lower-case print name in C; but other storage specifiers may be more
401 complicated objects.
402
403 \begin{describe}{cls}
404     {c-storage-specifiers-type (c-type) \&key :subtype :specifiers}
405   A type which carries storage specifiers.  The @<subtype> is the actual
406   type, and may be any C type; the @<specifiers> are a list of
407   storage-specifier objects.
408
409   The type specifier @|(specs @<subtype> @<specifier>^*)| wraps the
410   @<subtype> in a @|c-storage-specifiers-type|, carrying the @<specifier>s,
411   which are a list of storage specifiers in S-expression notation.
412 \end{describe}
413
414 \begin{describe}{fun}{c-type-specifiers @<type> @> @<list>}
415   Returns the list of type specifiers attached to the @<type> object, which
416   must be a @|c-storage-specifiers-type|.
417 \end{describe}
418
419 \begin{describe}{mac}
420     {define-c-storage-specifier-syntax @<name> @<lambda-list> \\ \ind
421       @[[ @<declaration>^* @! @<doc-string> @]] \\
422       @<form>^* \-
423      \nlret @<name>}
424
425   Defines the symbol @<name> as a new storage-specifier operator.  When a
426   list of the form @|(@<name> @<argument>^*)| is used as a storage specifier,
427   the @<argument>s are bound to fresh variables according to the
428   @<lambda-list> (a destructuring lambda-list) and the @<form>s evaluated in
429   order in the resulting lexical environment as an implicit @<progn>.  The
430   value should be a Lisp form which will evaluate to the storage-specifier
431   object described by the arguments.
432
433   The @<form>s may call @|expand-c-storage-specifier| in order to recursively
434   expand storage specifiers among its arguments.
435 \end{describe}
436
437 \begin{describe}{gf}{expand-c-storage-specifier @<spec> @> @<form>}
438   Returns the Lisp form that @<spec> expands to within @|(c-type (specs
439   @<subtype> @<spec>))|.
440
441   If @<spec> is a list, then \descref{gf}{expand-c-storage-specifier-form} is
442   invoked.
443 \end{describe}
444
445 \begin{describe}{gf}{expand-c-storage-specifier-form @<spec> @> @<form>}
446   Returns the Lisp form that @|(@<head> . @<tail>)| expands to within
447   @|(c-type (specs @<subtype> (@<head> . @<tail>)))|.
448 \end{describe}
449
450 \begin{describe}{gf}{pprint-c-storage-specifier @<spec> @<stream>}
451 \end{describe}
452
453 \begin{describe}{gf}
454     {print-c-storage-specifier @<stream> @<spec>
455                                \&optional @<colon> @<atsign>}
456 \end{describe}
457
458 \begin{describe}{fun}{wrap-c-type @<func> @<base-type> @> @<c-type>}
459   Apply @<func> to the underlying C type of @<base-type> to create a new
460   `wrapped' type, and attach the storage specifiers of @<base-type> to the
461   wrapped type.
462
463   If @<base-type> is \emph{not} a @|c-storage-specifiers-type|, then return
464   @|(funcall @<func> @<base-type>)|.  Otherwise, return a new
465   @|c-storage-specifiers-type|, with the same specifiers, but whose subtype
466   is the result of applying @<func> to the subtype of the original
467   @<base-type>.
468 \end{describe}
469
470 \begin{describe}{cls}{alignas-storage-specifier () \&key :alignment}
471   The class of @|_Alignas| storage specifiers; an instance denotes the
472   specifier @|_Alignas(@<alignment>)|.  The @<alignment> parameter may be any
473   printable object, but is usually a string or C fragment.
474
475   The storage specifier form @|(alignas @<alignment>)| returns a storage
476   specifier @|_Alignas(@<alignment>)|, where @<alignment> is evaluated.
477 \end{describe}
478
479
480 \subsection{Leaf types} \label{sec:clang.c-types.leaf}
481
482 A \emph{leaf type} is a type which is not defined in terms of another type.
483 In Sod, the leaf types are
484 \begin{itemize}
485 \item \emph{simple types}, including builtin types like @|int| and @|char|,
486   as well as type names introduced by @|typename|, because Sod isn't
487   interested in what the type name means, merely that it names a type; and
488 \item \emph{tagged types}, i.e., enum, struct and union types which are named
489   by a keyword identifying the kind of type, and a \emph{tag}.
490 \end{itemize}
491
492 \begin{describe}{cls}{simple-c-type (qualifiable-c-type)
493     \&key :qualifiers :name}
494   The class of `simple types'; an instance denotes the type @<qualifiers>
495   @<name>.
496
497   A simple type object maintains a \emph{name}, which is a string whose
498   contents are the C name for the type.  The initarg @|:name| may be used to
499   provide this name when calling @|make-instance|.
500
501   Two simple type objects are equal if and only if they have @|string=| names
502   and matching qualifiers.
503
504   A number of symbolic type specifiers for builtin types are predefined as
505   shown in \xref{tab:codegen.c-types.simple}.  These are all defined as if by
506   @|define-simple-c-type|, so can be used to construct qualified types.
507 \end{describe}
508
509 \begin{table}
510   \begin{tabular}[C]{ll}                                           \hlx*{hv}
511     \thd{C type}        & \thd{Specifiers}                      \\ \hlx{vhv}
512     @|void|             & @|void|                               \\ \hlx{v}
513     @|_Bool|            & @|bool|                               \\ \hlx{v}
514     @|char|             & @|char|                               \\ \hlx{}
515     @|wchar_t|          & @|wchar-t|                            \\ \hlx{v}
516     @|signed char|      & @|signed-char|, @|schar|              \\ \hlx{}
517     @|unsigned char|    & @|unsigned-char|, @|uchar|            \\ \hlx{v}
518     @|short|            & @|short|, @|signed-short|, @|short-int|,
519                           @|signed-short-int| @|sshort|         \\ \hlx{}
520     @|unsigned short|   & @|unsigned-short|, @|unsigned-short-int|,
521                           @|ushort|                             \\ \hlx{v}
522     @|int|              & @|int|, @|signed|, @|signed-int|,
523                           @|sint|                               \\ \hlx{}
524     @|unsigned int|     & @|unsigned|, @|unsigned-int|, @|uint| \\ \hlx{v}
525     @|long|             & @|long|, @|signed-long|, @|long-int|,
526                           @|signed-long-int|, @|slong|          \\ \hlx{}
527     @|unsigned long|    & @|unsigned-long|, @|unsigned-long-int|,
528                           @|ulong|                              \\ \hlx{v}
529     @|long long|        & @|long-long|, @|signed-long-long|,
530                           @|long-long-int|,                     \\ \hlx{}
531                         & \qquad @|signed-long-long-int|,
532                           @|llong|, @|sllong|                   \\ \hlx{v}
533     @|unsigned long long|
534                         & @|unsigned-long-long|, @|unsigned-long-long-int|,
535                           @|ullong|                             \\ \hlx{v}
536     @|size_t|           & @|size-t|                             \\ \hlx{}
537     @|ptrdiff_t|        & @|ptrdiff-t|                          \\ \hlx{v}
538     @|float|            & @|float|                              \\ \hlx{}
539     @|double|           & @|double|                             \\ \hlx{}
540     @|long double|      & @|long-double|                        \\ \hlx{v}
541     @|float _Imaginary| & @|float-imaginary|                    \\ \hlx{}
542     @|double _Imaginary|& @|double-imaginary|                   \\ \hlx{}
543     @|long double _Imaginary|
544                         & @|long-double-imaginary|              \\ \hlx{v}
545     @|float _Complex|   & @|float-complex|                      \\ \hlx{}
546     @|double _Complex|  & @|double-complex|                     \\ \hlx{}
547     @|long double _Complex|
548                         & @|long-double-complex|                \\ \hlx{v}
549     @|va_list|          & @|va-list|                            \\ \hlx*{vh}
550   \end{tabular}
551   \caption{Builtin symbolic type specifiers for simple C types}
552   \label{tab:codegen.c-types.simple}
553 \end{table}
554
555 \begin{describe}{fun}
556     {make-simple-type @<name> \&optional @<qualifiers> @> @<c-type>}
557   Return the (unique interned) simple C type object for the C type whose name
558   is @<name> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
559   keywords).
560 \end{describe}
561
562 \begin{describe}{gf}{c-type-name @<c-type> @> @<string>}
563   Returns the name of a @|simple-c-type| instance @<c-type> as an immutable
564   string.
565 \end{describe}
566
567 \begin{describe}{mac}
568     {define-simple-c-type
569        \=@{ @<name> @! (@<name>^+) @}
570          @{ @<string> @! (@<string>^*) @}                     \+\\
571          @[[ @|:export| @<export-flag> @]]
572       \-\nlret @<name>}
573   Define type specifiers for a new simple C type.  Each symbol @<name> is
574   defined as a symbolic type specifier for the (unique interned) simple C
575   type whose name is the value of (the first) @<string>.  Further, each
576   @<name> is defined to be a type operator: the type specifier @|(@<name>
577   @<qualifier>^*)| evaluates to the (unique interned) simple C type whose
578   name is (the first) @<string> and which has the @<qualifiers> (which are
579   evaluated).
580
581   Each of the @<string>s is associated with the resulting type for retrieval
582   by \descref{fun}{find-simple-c-type}.  Furthermore, a variable
583   @|c-type-@<name>| is defined, for the first @<name> only, and initialized
584   with the newly constructed C type object.
585
586   If @<export-flag> is true, then the @|c-type-@<name>| variable name, and
587   all of the @<name>s, are exported from the current package.
588 \end{describe}
589
590 \begin{describe}{fun}
591     {find-simple-c-type @<string> @> @{ @<simple-c-type> @! @|nil| @}}
592   If @<string> is the name of a simple C type, as established by the
593   \descref{mac}{define-simple-c-type}[macro], then return the corresponding
594   @|simple-c-type| object; otherwise, return @|nil|.
595 \end{describe}
596
597 \begin{describe}{cls}{tagged-c-type (qualifiable-c-type)
598     \&key :qualifiers :tag}
599   Provides common behaviour for C tagged types.  A @<tag> is a string
600   containing a C identifier.
601
602   Two tagged types are equal if and only if they have the same class, their
603   @<tag>s are @|string=|, and they have matching qualifiers.  (User-defined
604   subclasses may have additional methods on @|c-type-equal-p| which impose
605   further restrictions.)
606 \end{describe}
607 \begin{boxy}[Bug]
608   Sod maintains distinct namespaces for the three kinds of tagged types.  In
609   C, there is only one namespace for tags which is shared between enums,
610   structs and unions.
611 \end{boxy}
612
613 \begin{describe}{gf}{c-tagged-type-kind @<c-type> @> @<keyword>}
614   Returns a keyword classifying the tagged @<c-type>: one of @|:enum|,
615   @|:struct| or @|:union|.  User-defined subclasses of @|tagged-c-type|
616   should return their own classification symbols.  It is intended that
617   @|(string-downcase (c-tagged-type-kind @<c-type>))| be valid C
618   syntax.\footnote{%
619     Alas, C doesn't provide a syntactic category for these keywords;
620     \Cplusplus\ calls them a @<class-key>.} %
621   There is a method defined for each of the built-in tagged type classes
622   @|c-struct-type|, @|c-union-type| and @|c-enum-type|.
623 \end{describe}
624
625 \begin{describe}{gf}{kind-c-tagged-type @<keyword> @> @<symbol>}
626   This is not quite the inverse of @|c-tagged-type-kind|.  Given a keyword
627   naming a kind of tagged type, return the name of the corresponding C
628   type class as a symbol.
629 \end{describe}
630
631 \begin{describe}{cls}{c-enum-type (tagged-c-type) \&key :qualifiers :tag}
632   Represents a C enumerated type.  An instance denotes the C type @|enum|
633   @<tag>.  See the direct superclass @|tagged-c-type| for details.
634
635   The type specifier @|(enum @<tag> @<qualifier>^*)| returns the (unique
636   interned) enumerated type with the given @<tag> and @<qualifier>s (all
637   evaluated).
638 \end{describe}
639 \begin{describe}{fun}
640     {make-enum-type @<tag> \&optional @<qualifiers> @> @<c-enum-type>}
641   Return the (unique interned) C type object for the enumerated C type whose
642   tag is @<tag> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
643   keywords).
644 \end{describe}
645
646 \begin{describe}{cls}{c-struct-type (tagged-c-type) \&key :qualifiers :tag}
647   Represents a C structured type.  An instance denotes the C type @|struct|
648   @<tag>.  See the direct superclass @|tagged-c-type| for details.
649
650   The type specifier @|(struct @<tag> @<qualifier>^*)| returns the (unique
651   interned) structured type with the given @<tag> and @<qualifier>s (all
652   evaluated).
653 \end{describe}
654 \begin{describe}{fun}
655     {make-struct-type @<tag> \&optional @<qualifiers> @> @<c-struct-type>}
656   Return the (unique interned) C type object for the structured C type whose
657   tag is @<tag> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
658   keywords).
659 \end{describe}
660
661 \begin{describe}{cls}{c-union-type (tagged-c-type) \&key :qualifiers :tag}
662   Represents a C union type.  An instance denotes the C type @|union|
663   @<tag>.  See the direct superclass @|tagged-c-type|
664   for details.
665
666   The type specifier @|(union @<tag> @<qualifier>^*)| returns the (unique
667   interned) union type with the given @<tag> and @<qualifier>s (all
668   evaluated).
669 \end{describe}
670 \begin{describe}{fun}
671     {make-union-type @<tag> \&optional @<qualifiers> @> @<c-union-type>}
672   Return the (unique interned) C type object for the union C type whose tag
673   is @<tag> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
674   keywords).
675 \end{describe}
676
677
678 \subsection{Compound C types} \label{sec:code.c-types.compound}
679
680 Some C types are \emph{compound types}: they're defined in terms of existing
681 types.  The classes which represent compound types implement a common
682 protocol.
683
684 \begin{describe}{gf}{c-type-subtype @<c-type> @> @<subtype>}
685   Returns the underlying type of a compound type @<c-type>.  Precisely what
686   this means depends on the class of @<c-type>.
687 \end{describe}
688
689
690 \subsection{Atomic types} \label{sec:clang.c-types.atomic}
691
692 Atomic types are compound types.  The subtype of an atomic type is simply the
693 underlying type of the object.  Note that, as far as Sod is concerned, atomic
694 types are not the same as atomic-qualified types: you must be consistent
695 about which you use.
696
697 \begin{describe}{cls}
698     {c-atomic-type (qualifiable-c-type) \&key :qualifiers :subtype}
699   Represents an atomic type.  An instance denotes the C type
700   @|_Atomic(@<subtype>)|.
701
702   The @<subtype> may be any C type.\footnote{%
703     C does not permit atomic function or array types.} %
704   Two atomic types are equal if and only if their subtypes are equal and they
705   have matching qualifiers.  It is possible, though probably not useful, to
706   have an atomic-qualified atomic type.
707
708   The type specifier @|(atomic @<type-spec> @<qualifier>^*)| returns a type
709   qualified atomic @<subtype>, where @<subtype> is the type specified by
710   @<type-spec> and the @<qualifier>s are qualifier keywords (which are
711   evaluated).
712 \end{describe}
713
714 \begin{describe}{fun}
715     {make-atomic-type @<c-type> \&optional @<qualifiers> @> @<c-atomic-type>}
716   Return an object describing the type qualified atomic @<subtype>.  If
717   @<subtype> is interned, then the returned atomic type object is interned
718   also.
719 \end{describe}
720
721
722 \subsection{Pointer types} \label{sec:clang.c-types.pointer}
723
724 Pointers are compound types.  The subtype of a pointer type is the type it
725 points to.
726
727 \begin{describe}{cls}
728     {c-pointer-type (qualifiable-c-type) \&key :qualifiers :subtype}
729   Represents a C pointer type.  An instance denotes the C type @<subtype>
730   @|*|@<qualifiers>.
731
732   The @<subtype> may be any C type.  Two pointer types are equal if and only
733   if their subtypes are equal and they have matching qualifiers.
734
735   The type specifier @|(* @<type-spec> @<qualifier>^*)| returns a type
736   qualified pointer-to-@<subtype>, where @<subtype> is the type specified by
737   @<type-spec> and the @<qualifier>s are qualifier keywords (which are
738   evaluated).  The synonyms @|ptr| and @|pointer| may be used in place of the
739   star @`*'.
740
741   The symbol @|string| is a type specifier for the type pointer to
742   characters; the symbol @|const-string| is a type specifier for the type
743   pointer to constant characters.
744 \end{describe}
745
746 \begin{describe}{fun}
747     {make-pointer-type @<c-type> \&optional @<qualifiers>
748       @> @<c-pointer-type>}
749   Return an object describing the type qualified pointer to @<subtype>.
750   If @<subtype> is interned, then the returned pointer type object is
751   interned also.
752 \end{describe}
753
754
755 \subsection{Array types} \label{sec:clang.c-types.array}
756
757 Arrays implement the compound-type protocol.  The subtype of an array type is
758 the array element type.
759
760 \begin{describe}{cls}{c-array-type (c-type) \&key :subtype :dimensions}
761   Represents a multidimensional C array type.  The @<dimensions> are a list
762   of dimension specifiers $d_0$, $d_1$, \ldots, $d_{n-1}$; an instance then
763   denotes the C type @<subtype> @|[$d_0$][$d_1$]$\ldots$[$d_{n-1}$]|.  An
764   individual dimension specifier is either a string containing a C integral
765   constant expression, or nil which is equivalent to an empty string.  Only
766   the first (outermost) dimension $d_0$ should be empty.
767
768   C doesn't actually have multidimensional arrays as a primitive notion;
769   rather, it permits an array (with known extent) to be the element type of
770   an array, which achieves an equivalent effect.  C arrays are stored in
771   row-major order: i.e., if we write down the indices of the elements of an
772   array in order of ascending address, the rightmost index varies fastest;
773   hence, the type constructed is more accurately an array of $d_0$ arrays of
774   $d_1$ of \ldots\ arrays of $d_{n-1}$ elements of type @<subtype>.  We shall
775   continue to abuse terminology and refer to multidimensional arrays.
776
777   The type specifier @|([] @<type-spec> @<dimension>^*)| constructs a
778   multidimensional array with the given @<dimension>s whose elements have the
779   type specified by @<type-spec>.  If no dimensions are given then a
780   single-dimensional array with unspecified extent.  The synonyms @|array|
781   and @|vector| may be used in place of the brackets @`[]'.
782 \end{describe}
783
784 \begin{describe}{fun}
785     {make-array-type @<subtype> @<dimensions> @> @<c-array-type>}
786   Return an object describing the type of arrays with given @<dimensions> and
787   with element type @<subtype> (an instance of @|c-type|).  The @<dimensions>
788   argument is a list whose elements are strings or nil; see the description
789   of the class @|c-array-type| above for details.
790 \end{describe}
791
792 \begin{describe}{gf}{c-array-dimensions @<c-type> @> @<list>}
793   Returns the dimensions of @<c-type>, an array type, as an immutable list.
794 \end{describe}
795
796
797 \subsection{Function types} \label{sec:clang.c-types.fun}
798
799 Function types implement the compound-type protocol.  The subtype of a
800 function type is the type of the function's return value.
801
802 \begin{describe}{cls}{argument}
803   Represents an ordinary function argument.
804 \end{describe}
805
806 \begin{describe}{fun}{argumentp @<value> @> @<generalized-boolean>}
807   Decide whether @<value> is an @<argument> object: if so, return non-nil; if
808   not return nil.
809 \end{describe}
810
811 \begin{describe}{fun}
812     {make-argument @<name> @<c-type> \&optional @<default> @> @<argument>}
813   Construct and a return a new @<argument> object.  The argument has type
814   @<c-type>, which must be a @|c-type| object, and is named @<name>.
815
816   The @<name> may be nil to indicate that the argument has no name: in this
817   case the argument will be formatted as an abstract declarator, which is not
818   suitable for function definitions.  If @<name> is not nil, then the
819   @<name>'s print representation, with @|*print-escape*| nil, is used as the
820   argument name.
821
822   A @<default> may be supplied.  If the argument is used in a
823   keyword-argument list (e.g., in a \descref{cls}{c-keyword-function-type}
824   [object]), and the @<default> value is provided and non-nil, then its
825   (unescaped) printed representation is used to provide a default value if
826   the keyword argument is not supplied by the caller.
827 \end{describe}
828
829 \begin{describe*}
830     {\dhead{fun}{argument-name @<argument> @> @<name>}
831      \dhead{fun}{argument-type @<argument> @> @<c-type>}
832      \dhead{fun}{argument-default @<argument> @> @<default>}}
833   Accessor functions for @|argument| objects.  They return the appropriate
834   component of the object, as set by to @|make-argument|.  The @<default> is
835   nil if no default was provided to @|make-argument|.
836 \end{describe*}
837
838 \begin{describe}{gf}
839     {commentify-argument-name @<name> @> @<commentified-name>}
840   Convert the argument name @<name> so that it's suitable to declare the
841   function in a header file.
842
843   Robust header files shouldn't include literal argument names in
844   declarations of functions or function types, since this restricts the
845   including file from defining such names as macros.  This generic function
846   is used to convert names into a safe form.
847
848   \begin{describe}{meth}{null}
849       {commentify-argument-name (@<name> null) @> nil}
850     Returns nil: if the argument name is already omitted, it's safe for use
851     in a header file.
852   \end{describe}
853   \begin{describe}{meth}{t}
854       {commentify-argument-name (@<name> t) @> @<string>}
855     Returns the print form of @<name> wrapped in a C comment, as
856     @`/*@<name>*/'.
857   \end{describe}
858 \end{describe}
859
860 \begin{describe}{fun}
861     {commentify-argument-names @<arguments> @> @<commentified-arguments>}
862   Convert the @<arguments> list so that it's suitable for use in a header
863   file.
864
865   The @<arguments> list should be a list whose items are @|argument| objects
866   or the keyword @|:ellipsis|.  The return value is a list constructed as
867   follows.  For each @|argument| object in the input list, there is a
868   corresponding @|argument| object in the returned list, with the same type,
869   and whose name is the result of @|commentify-argument-name| applied to the
870   input argument name; an @|:ellipsis| in the input list is passed through
871   unchanged.
872 \end{describe}
873
874 \begin{describe}{cls}{c-function-type (c-type) \&key :subtype :arguments}
875   Represents C function types.  An instance denotes the type of a C
876   function which accepts the @<arguments> and returns @<subtype>.
877
878   The @<arguments> are a possibly empty list.  All but the last element of
879   the list must be @|argument| objects; the final element may instead be the
880   keyword @|:ellipsis|, which denotes a variable argument list.
881
882   An @<arguments> list consisting of a single argument with type @|void| is
883   converted into an empty list.  On output as C code, an empty argument list
884   is written as @|void|.  It is not possible to represent a pre-ANSI C
885   function without prototypes.
886
887   Two function types are considered to be the same if their return types are
888   the same, and their argument lists consist of arguments with the same type,
889   in the same order, and either both or neither argument list ends with
890   @|:ellipsis|; argument names are not compared.
891
892   The type specifier
893   \begin{prog}
894     (fun @<return-type>
895          @{ (@<arg-name> @<arg-type>) @}^*
896          @[:ellipsis @! . @<form>@])
897   \end{prog}
898   constructs a function type.  The function has the subtype @<return-type>.
899   The remaining items in the type-specifier list are used to construct the
900   argument list.  The argument items are a possibly improper list, beginning
901   with zero or more \emph{explicit arguments}: two-item
902   @<arg-name>/@<arg-type> lists.  For each such list, an @|argument| object
903   is constructed with the given name (evaluated) and type.  Following the
904   explicit arguments, there may be
905   \begin{itemize}
906   \item nothing, in which case the function's argument list consists only of
907     the explicit arguments;
908   \item the keyword @|:ellipsis|, as the final item in the type-specifier
909     list, indicating a variable argument list may follow the explicit
910     arguments; or
911   \item a possibly-improper list tail, beginning with an atom either as a
912     list item or as the final list cdr, indicating that the entire list tail
913     is a Lisp expression which is to be evaluated to compute the remaining
914     arguments.
915   \end{itemize}
916   A tail expression may return a list of @|argument| objects, optionally
917   followed by an @|:ellipsis|.
918
919   For example,
920   \begin{prog}
921     (c-type (fun \=(lisp (c-type-subtype other-func))         \+\\
922                    ("first" int) . (c-function-arguments other-func))
923   \end{prog}
924   evaluates to a function type like @|other-func|, only with an additional
925   argument of type @|int| added to the front of its argument list.  This
926   could also have been written
927   \begin{prog}
928     (let (\=(args (c-function-arguments other-func))          \+\\
929             (ret (c-type-subtype other-func)))                \-\\ \ind
930       (c-type (fun \=(lisp ret) ("first" int) . args)
931   \end{prog}
932 \end{describe}
933
934 \begin{describe}{cls}
935     {c-keyword-function-type (c-function-type)
936       \&key :subtype :arguments :keywords}
937   Represents `functions' which accept keyword arguments.  Of course, actual C
938   functions can't accept keyword arguments directly, but this type is useful
939   for describing messages and methods which deal with keyword arguments.
940
941   An instance denotes the type of C function which accepts the position
942   argument list @<arguments>, and keyword arguments from the @<keywords>
943   list, and returns @<subtype>.  Either or both of the @<arguments> and
944   @<keywords> lists may be empty.  (It is important to note the distinction
945   between a function which doesn't accept keyword arguments, and one which
946   does but for which no keyword arguments are defined.  In particular, the
947   latter function can be changed later to accept a keyword argument without
948   breaking compatibility with old code.)  The @<arguments> and @<keywords>
949   lists must \emph{not} contain @|:ellipsis| markers: a function can accept
950   keywords, or a variable-length argument tail, but not both.
951
952   Keyword arguments may (but need not) have a \emph{default value} which is
953   supplied to the function body if the keyword is omitted.
954
955   Keyword functions are never considered to be the same as ordinary
956   functions.  Two keyword function types are considered to be the same if
957   their return types are the same, and their positional argument lists consist of
958   arguments with the same type, in the same order: the keyword arguments
959   accepted by the functions is not significant.
960
961   Keyword functions are constructed using an extended version of the @|fun|
962   specifier used for ordinary C function types.  The extended syntax is as
963   follows.
964   \begin{prog}
965     (fun \=@<return-type>
966            @{ (@<arg-name> @<arg-type>) @}^*                  \+\\
967            @{ \=:keys @{ (@<kw-name> @<kw-type> @[@<kw-default>@]) @}^*
968                    @[. @<form>@] @!                           \+\\
969                  . @<form> @}
970   \end{prog}
971   where either the symbol @|:keys| appears literally in the specifier, or the
972   @<form> evaluates to a list containing the symbol @|:keys|.  (If neither of
973   these circumstances obtains, then the specifier constructs an ordinary
974   function type.)
975
976   See the description of \descref{cls}{c-function-type} for how a trailing
977   @<form> is handled.
978
979   The list of @<arg-name>s and @<arg-type>s describes the positional
980   arguments.  The list of @<kw-name>s, @<kw-type>s and @<kw-defaults>s
981   describes the keyword arguments.
982 \end{describe}
983
984 \begin{describe}{fun}
985     {make-function-type @<subtype> @<arguments> @> @<c-function-type>}
986   Construct and return a new function type, returning @<subtype> and
987   accepting the @<arguments>.
988
989   If the @<arguments> list contains a @|:keys| marker, then a
990   \descref{cls}{c-keyword-function-type}[object] is returned: those arguments
991   preceding the @|:keys| marker form the positional argument list, and those
992   following the marker form the list of keyword arguments.
993 \end{describe}
994
995 \begin{describe}{fun}
996     {make-keyword-function-type @<subtype> @<arguments> @<keywords>
997       \nlret @<c-keyword-function-type>}
998   Construct and return a new keyword-function type, returning @<subtype> and
999   accepting the @<arguments> and @<keywords>.
1000 \end{describe}
1001
1002 \begin{describe}{gf}
1003     {c-function-arguments @<c-function-type> @> @<arguments>}
1004   Return the arguments list of the @<c-function-type>.
1005 \end{describe}
1006
1007 \begin{describe}{fun}
1008     {commentify-function-type @<c-function-type> @> @<commentified-c-type>}
1009   Return a commentified version of the @<c-function-type>.
1010
1011   The returned type has the same subtype as the given type, and the argument
1012   list of the returned type is the result of applying
1013   @|commentify-argument-names| to the argument list of the given type.
1014 \end{describe}
1015
1016 \begin{describe}{fun}{reify-variable-argument-tail @<arguments> @> @<list>}
1017   If the @<argument> list contains an @|:ellipsis| marker, then replace it
1018   with a @|va_list|.  The name for the new argument, if any, is taken from
1019   the \descref{var}{*sod-ap*}[variable].  The new list is returned; the
1020   original list is not modified, but may share structure with the new list.
1021 \end{describe}
1022
1023 \begin{describe}{fun}
1024     {merge-keyword-lists @<what-function> @<lists> @> @<list>}
1025   Merge a number of keyword-argument lists together and return the result.
1026
1027   The @<what-function> is either nil or a function designator; see below.
1028
1029   The @<lists> parameter is a list consisting of a number of
1030   @|(@<report-function> . @<args>)| pairs: in each pair, @<report-function>
1031   is either nil or a function designator, and @<args> is a list of
1032   \descref{cls}{argument} objects.
1033
1034   The resulting list contains exactly one argument for each distinct argument
1035   name appearing in the input @<lists>; this argument will contain the
1036   default value from the earliest occurrence in the input @<lists> of an
1037   argument with that name.
1038
1039   If the same name appears multiple times with different types, a continuable
1040   error will be signalled, and one of the conflicting argument types will be
1041   chosen arbitrarily.  The @<what-function> will be called to establish
1042   information which will be reported to the user.  It will be called with no
1043   arguments and is expected to return two values:
1044   \begin{itemize}
1045   \item a file location @<floc> or other object acceptable to
1046     \descref{gf}{file-location}, to be used as the location of the main
1047     error; and
1048   \item an object @<what>, whose printed representation should be a noun
1049     phrase describing the object for which the argument lists are being
1050     combined.
1051   \end{itemize}
1052   The phrasing of the error message is `type mismatch in @<what>'.  Either,
1053   or both, of @<floc> and @<what> may be nil, though this is considered poor
1054   practice; if @<what-function> is nil, this is equivalent to a function
1055   which returns two nil values.  Following the error, the @<report-function>s
1056   for the @<args> lists containing the conflicting argument objects are
1057   called, in an arbitrary order, with a single argument which is the
1058   offending @|argument| object; the function is expected to issue information
1059   messages (see \descref{fun}{info}) to give more detail for diagnosing the
1060   conflict.  If a @<report-function> is nil, then nothing happens; this is
1061   considered poor practice.
1062 \end{describe}
1063
1064 \begin{describe}{fun}
1065     {pprint-c-function-type @<return-type> @<stream>
1066                             @<print-args> @<print-kernel>}
1067   Provides the top-level structure for printing C function types.
1068
1069   Output is written to @<stream> to describe a function type returning
1070   @<return-type>, whose declarator kernel (containing the name, and any
1071   further type operands) will be printed by @<print-kernel>, and whose
1072   arguments, if any, will be printed by @<print-args>.
1073
1074   The @<print-kernel> function is a standard kernel-printing function
1075   following the \descref{gf}{pprint-c-type}[protocol].
1076
1077   The @<print-args> function is given a single argument, which is the
1078   @<stream> to print on.  It should not print the surrounding parentheses.
1079
1080   The output written to @<stream> looks approximately like
1081   \begin{prog}
1082     @<return-type> @<kernel>(@<args>)
1083   \end{prog}
1084 \end{describe}
1085
1086 \begin{describe}{fun}{pprint-argument-list @<args> @<stream> @> @<flag>}
1087   Print an argument list to @<stream>.
1088
1089   The @<args> is a list of \descref{cls}{argument}[objects], optionally
1090   containing an @|:ellipsis| marker.  The function returns true if any
1091   arguments were actually printed.
1092 \end{describe}
1093
1094
1095 \subsection{Parsing C types} \label{sec:clang.c-types.parsing}
1096
1097 \begin{describe}{fun}
1098     {parse-c-type @<scanner>
1099       @> @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1100 \end{describe}
1101
1102 \begin{describe}{fun}
1103     {parse-declarator @<scanner> @<base-type> \&key :kernel :abstractp
1104       \nlret @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1105 \end{describe}
1106
1107
1108 \subsection{Class types} \label{sec:clang.c-types.class}
1109
1110 \begin{describe}{cls}
1111     {c-class-type (simple-c-type) \&key :class :tag :qualifiers :name}
1112 \end{describe}
1113
1114 \begin{describe*}
1115     {\dhead{gf}{c-type-class @<class-type> @> @<class>}
1116      \dhead{gf}{setf (c-type-class @<class-type>) @<class>}}
1117 \end{describe*}
1118
1119 \begin{describe}{fun}{find-class-type @<name> @> @<class-type-or-nil>}
1120 \end{describe}
1121
1122 \begin{describe}{fun}
1123     {make-class-type @<name> \&optional @<qualifiers> @> @<class-type>}
1124 \end{describe}
1125
1126 \begin{describe}{fun}{find-sod-class @<name> @> @<class>}
1127 \end{describe}
1128
1129 \begin{describe}{fun}{record-sod-class @<class>}
1130 \end{describe}
1131
1132 %%%--------------------------------------------------------------------------
1133 \section{Generating C code} \label{sec:clang.codegen}
1134
1135 This section deals with Sod's facilities for constructing and manipulating C
1136 expressions, declarations, instructions and definitions.
1137
1138
1139 \subsection{Temporary names} \label{sec:clang.codegen.temporaries}
1140
1141 Many C-level objects, especially ones with external linkage or inclusion in a
1142 header file, are assigned names which are simple strings, perhaps fixed ones,
1143 perhaps constructed.  Other objects don't need meaningful names, and
1144 suitably unique constructed names would be tedious and most likely rather
1145 opaque.  Therefore Sod has an ability to construct \emph{temporary names}.
1146
1147 These aren't temporary in the sense that they name C objects which have
1148 limited lifetimes at runtime.  Rather, the idea is that the names be
1149 significant only to small pieces of Lisp code, which will soon forget about
1150 them.
1151
1152 \subsubsection{The temporary name protocol}
1153 Temporary names are represented by objects which implement a simple protocol.
1154
1155 \begin{describe}{gf}{format-temporary-name @<var> @<stream>}
1156 \end{describe}
1157
1158 \begin{describe*}
1159     {\dhead{gf}{var-in-use-p @<var> @> @<generalized-boolean>}
1160      \dhead{gf}{setf (var-in-use-p @<var>) @<generalized-boolean>}}
1161 \end{describe*}
1162
1163 \subsubsection{Temporary name objects}
1164
1165 \begin{describe}{cls}{temporary-name () \&key :tag}
1166   A temporary name object.  This is the root of a small collection of
1167   subclasses, but is also usable on its own.
1168 \end{describe}
1169
1170 \begin{describe}{meth}{temporary-name}
1171     {commentify-argument-name (@<name> temporary-name) @> nil}
1172 \end{describe}
1173
1174 \begin{table}
1175   \begin{tabular}[C]{*2{>{\codeface}l}}                            \hlx*{hv}
1176     \thd{\textbf{Class}} & \thd{\textbf{Name format}}           \\ \hlx{vhv}
1177     temporary-name              & @<tag>                        \\
1178     temporary-argument          & sod__a@<tag>                  \\
1179     temporary-function          & sod__f@<tag>                  \\
1180     temporary-variable          & sod__v@<tag>                  \\ \hlx*{vh}
1181   \end{tabular}
1182   \caption{Temporary name formats}
1183   \label{tab:codegen.codegen.temps-format}
1184 \end{table}
1185
1186 \begin{describe}{cls}{temporary-argument (temporary-name) \&key :tag}
1187 \end{describe}
1188
1189 \begin{describe}{cls}{temporary-function (temporary-name) \&key :tag}
1190 \end{describe}
1191
1192 \begin{describe}{fun}{temporary-function @> @<name>}
1193 \end{describe}
1194
1195 \begin{describe}{cls}
1196     {temporary-variable (temporary-name) \&key :tag :in-use-p}
1197 \end{describe}
1198
1199 \subsubsection{Well-known `temporary' names}
1200
1201 \begin{table}
1202   \begin{tabular}[C]{*2{>{\codeface}l}}                            \hlx*{hv}
1203     \thd{\textbf{Variable}} & \thd{\textbf{Name format}}        \\ \hlx{vhv}
1204     {}*sod-ap*                  & sod__ap                       \\
1205     {}*sod-master-ap*           & sod__master_ap                \\
1206     {}*null-pointer*            & NULL                          \\ \hlx*{vh}
1207   \end{tabular}
1208   \caption{Well-known temporary names}
1209   \label{tab:codegen.codegen.well-known-temps}
1210 \end{table}
1211
1212
1213 \subsection{Instructions} \label{sec:clang.codegen.insts}
1214
1215 \begin{describe}{cls}{inst () \&key}
1216 \end{describe}
1217
1218 \begin{describe}{gf}{inst-metric @<inst>}
1219 \end{describe}
1220
1221 \begin{describe}{mac}
1222     {definst @<code> (@<streamvar> \&key @<export>) (@<arg>^*)  \\ \ind
1223       @[[ @<declaration>^* @! @<doc-string> @]]                 \\
1224       @<form>^*
1225      \-\nlret @<code>}
1226 \end{describe}
1227
1228 \begin{describe}{mac}
1229     {format-compound-statement
1230         (@<stream> @<child> \&optional @<morep>)                \\ \ind
1231       @<declaration>^*                                          \\
1232       @<form>^*}
1233 \end{describe}
1234
1235 \begin{describe}{fun}
1236     {format-banner-comment @<stream> @<control> \&rest @<args>}
1237 \end{describe}
1238
1239 \begin{table}
1240   \begin{tabular}[C]{ll>{\codeface}l}                              \hlx*{hv}
1241     \thd{Class name} &
1242     \thd{Arguments} &
1243     \thd{Output format}                                         \\ \hlx{vhv}
1244     @|var|      & @<name> @<type> @|\&optional| @<init>
1245                                            & @<type> @<name> @[= @<init>@];
1246                                                                 \\ \hlx{v}
1247     @|set|      & @<var> @<expr>           & @<var> = @<expr>;  \\ \hlx{v}
1248     @|update|   & @<var> @<op> @<expr>     & @<var> @<op>= @<expr>;
1249                                                                 \\ \hlx{v}
1250     @|cond|     & @<cond> @<conseq> @<alt> & @<cond> ? @<conseq> : @<alt>
1251                                                                 \\ \hlx{v}
1252     @|return|   & @<expr>                  & return @[@<expr>@];
1253                                                                 \\ \hlx{v}
1254     @|break|    & ---                      & break;             \\ \hlx{v}
1255     @|continue| & ---                      & continue;          \\ \hlx{v}
1256     @|expr|     & @<expr>                  & @<expr>;           \\ \hlx{v}
1257     @|call|     & @<func> @|\&rest| @<args>
1258                                            & @<func>(@<arg>_1,
1259                                                      $\ldots$,
1260                                                      @<arg>_n)  \\ \hlx{v}
1261     @|banner|   & @<control> @|\&rest| @<args>
1262                                            & /* @<banner> */    \\ \hlx{vhv}
1263     @|block|    & @<decls> @<body>         & \{ @[@<decls>@] @<body> \}
1264                                                                 \\ \hlx{v}
1265     @|if|       & @<cond> @<conseq> @|\&optional| @<alt>
1266                                            & if (@<cond>) @<conseq>
1267                                              @[else @<alt>@]    \\ \hlx{v}
1268     @|for|      & @<init> @<cond> @<update> @<body> &
1269       for (@<init>; @<cond>; @<update>) @<body>                 \\ \hlx{v}
1270     @|while|    & @<cond> @<body>          & while (@<cond>) @<body>
1271                                                                 \\ \hlx{v}
1272     @|do-while| & @<body> @<cond>          & do @<body> while (@<cond>);
1273                                                                 \\ \hlx{v}
1274     @|function| &
1275       \vtop{\hbox{\strut @<name> @<type> @<body>}
1276             \hbox{\strut \quad @|\&optional @<banner>|}
1277             \hbox{\strut \quad @|\&rest| @<banner-args>}} &
1278       \vtop{\hbox{\strut @[/* @<banner> */@]}
1279             \hbox{\strut @<type>_0 @<name>(@<type>_1 @<arg>_1, $\ldots$,
1280                                            @<type>_n @<arg>_n @[, \dots@])}
1281             \hbox{\strut \quad @<body>}}                        \\ \hlx*{vh}
1282   \end{tabular}
1283   \caption{Instruction classes}
1284   \label{tab:codegen.codegen.insts}
1285 \end{table}
1286
1287
1288 \subsection{Code generation} \label{sec:clang.codegen.codegen}
1289
1290 \begin{describe}{gf}{codegen-functions @<codegen> @> @<list>}
1291 \end{describe}
1292
1293 \begin{describe}{gf}
1294     {ensure-var @<codegen> @<name> @<type> \&optional @<init>}
1295 \end{describe}
1296
1297 \begin{describe}{gf}{emit-inst @<codegen> @<inst>}
1298 \end{describe}
1299
1300 \begin{describe}{gf}{emit-insts @<codegen> @<insts>}
1301 \end{describe}
1302
1303 \begin{describe}{gf}{emit-decl @<codegen> @<decl>}
1304 \end{describe}
1305
1306 \begin{describe}{gf}{emit-decls @<codegen> @<decls>}
1307 \end{describe}
1308
1309 \begin{describe}{fun}{emit-banner @<codegen> @<control> \&rest @<args>}
1310 \end{describe}
1311
1312 \begin{describe}{gf}{codegen-push @<codegen>}
1313 \end{describe}
1314
1315 \begin{describe}{gf}{codegen-pop @<codegen> @> @<decls> @<insts>}
1316 \end{describe}
1317
1318 \begin{describe}{gf}{codegen-pop-block @<codegen> @> @<block-inst>}
1319 \end{describe}
1320
1321 \begin{describe}{gf}
1322     {codegen-pop-function @<codegen> @<name> @<type> @> @<name>}
1323 \end{describe}
1324
1325 \begin{describe}{gf}{codegen-add-function @<codegen> @<function>}
1326 \end{describe}
1327
1328 \begin{describe}{fun}
1329     {codegen-build-function @<codegen> @<name> @<type> @<vars> @<insts>
1330       @> @<name>}
1331 \end{describe}
1332
1333 \begin{describe}{gf}{temporary-var @<codegen> @<type> @> @<name>}
1334 \end{describe}
1335
1336 \begin{describe}{mac}
1337     {with-temporary-var (@<codegen> @<var> @<type>)             \\ \ind
1338       @<declaration>^*                                          \\
1339       @<form>^*
1340      \-\nlret @<value>^*}
1341 \end{describe}
1342
1343 \begin{describe}{fun}{deliver-expr @<codegen> @<target> @<expr>}
1344 \end{describe}
1345
1346 \begin{describe}{fun}
1347     {deliver-call @<codegen> @<target> @<func> \&rest @<args>}
1348 \end{describe}
1349
1350 \begin{describe}{fun}{convert-stmts @<codegen> @<target> @<type> @<func>}
1351 \end{describe}
1352
1353 \begin{describe}{cls}{codegen () \&key :vars :insts (:temp-index 0)}
1354 \end{describe}
1355
1356 %%%--------------------------------------------------------------------------
1357 \section{Literal C code fragments} \label{sec:clang.fragment}
1358
1359 \begin{describe}{cls}{c-fragment () \&key :location :text}
1360 \end{describe}
1361
1362 \begin{describe}{gf}{c-fragment-text @<fragment> @> @<string>}
1363 \end{describe}
1364
1365 \begin{describe}{fun}
1366     {scan-c-fragment @<scanner> @<end-chars>
1367       @> @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1368 \end{describe}
1369
1370 \begin{describe}{fun}
1371     {parse-delimited-fragment @<scanner> @<begin> @<end> \&key :keep-end
1372       \nlret @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1373 \end{describe}
1374
1375 %%%----- That's all, folks --------------------------------------------------
1376
1377 %%% Local variables:
1378 %%% mode: LaTeX
1379 %%% TeX-master: "sod.tex"
1380 %%% TeX-PDF-mode: t
1381 %%% End: