chiark / gitweb /
Various, style: Generally prefer `: ' over ` : '.
[sod] / lib / keyword.h
1 /* -*-c-*-
2  *
3  * Keyword argument handling
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 Library General Public License as
14  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
15  * License, or (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 Library General Public License for more details.
21  *
22  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
23  * License along with SOD; if not, write to the Free
24  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
25  * MA 02111-1307, USA.
26  */
27
28 #ifndef KEYWORD_H
29 #define KEYWORD_H
30
31 #ifdef __cplusplus
32   extern "C" {
33 #endif
34
35 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
36
37 #include <stdarg.h>
38 #include <stddef.h>
39 #include <string.h>
40
41 /*----- Function annotations ----------------------------------------------*/
42
43 /* Some macros are defined for annotating functions.  They may improve
44  * compiler diagnostics when used properly.  They should be included as part
45  * of the function's declaration specifiers.
46  *
47  *   * @KWCALL@ marks a function as expecting keyword arguments.  The
48  *     compiler may check that there are an odd number of arguments, that the
49  *     even-numbered (starting from zero) arguments have pointer-to-character
50  *     type, and that the final argument is null.
51  *
52  *   * @KW__NORETURN@ marks a function as never returning.  Applied to
53  *     @kw_unknown@ and its various friends.  Users are not expected to use
54  *     this.
55  */
56
57 #if defined(__GNUC__)
58 #  define KW__GCC_VERSION_P(maj, min)                                   \
59         (__GNUC__ > (maj) || (__GNUC__ == (maj) && __GNUC_MINOR__ >= (min)))
60 #  if KW__GCC_VERSION_P(2, 5)
61 #    define KW__NORETURN __attribute__((__noreturn__))
62 #  endif
63 #  if KW__GCC_VERSION_P(4, 0)
64 #    define KWCALL __attribute__((__sentinel__))
65 #  endif
66 #endif
67
68 /* --- Trivial definitions, if we don't have compiler support --- */
69
70 #ifndef KW__NORETURN
71 #  define KW__NORETURN
72 #endif
73
74 #ifndef KWCALL
75 #  define KWCALL
76 #endif
77
78 /*----- Type definitions --------------------------------------------------*/
79
80 /* A keyword/value pair.  A vector of these can be passed as the value of the
81  * special keyword `kw.tab'.  This is a rather cumbersome way of constructing
82  * lists of keyword arguments for a function in a programmatic way.
83  */
84 struct kwval {
85   const char *kw;                       /* The keyword name, as a string */
86   const void *val;                      /* A pointer to the keyword value */
87 };
88
89 /* A table of keyword/value pairs.  This is used as the value of a `kw.tab'
90  * argument which is itself in a @struct kwval@ table, since it's not
91  * possible to store both the vector and length directly.
92  */
93 struct kwtab {
94   const struct kwval *v;                /* The address of the vector */
95   size_t n;                             /* The number of keywords */
96 };
97
98 /* The type of unknown-keyword handler functions. */
99 typedef void kw_unkhookfn(const char */*set*/, const char */*kw*/);
100
101 /*----- Global variables --------------------------------------------------*/
102
103 /* A global hook function for handling unknown-keyword errors.  The default
104  * function prints a message to the standard error stream and aborts.
105  *
106  * The hook function must not return.  It's not possible to recover from an
107  * unknown-keyword error while parsing a variable-length argument tail, since
108  * it's impossible to find out what type the corresponding argument value is.
109  *
110  * Having a single global hook isn't really very satisfactory, but a fully
111  * adequate solution gets complicated quickly.  An external library will
112  * eventually be available to pick up the slack.
113  */
114 extern kw_unkhookfn *kw_unkhook;
115
116 /*----- Argument list macros ----------------------------------------------*/
117
118 /* These macros are intended to be conveniences rather than a proper
119  * abstraction.  Functions with more complicated interfaces, and their
120  * callers, will have to make their own arrangements.
121  */
122
123 /* --- @KWTAIL@ --- *
124  *
125  * Arguments:   ---
126  *
127  * Use:         Marker to be included in a function prototype (at the end of
128  *              the argument list) to indicate that the function accepts
129  *              keyword arguments.  It is acceptable for the @KWTAIL@ marker
130  *              to be only thing in the argument list.
131  */
132
133 #define KWTAIL const char *kwfirst_, ...
134
135 /* --- @KWARGS@ --- *
136  *
137  * Arguments:   @body@ = a sequence of @K(kw, value)@ macro calls, without
138  *                      separators
139  *
140  * Use:         A package of actual keyword arguments.  In C89, the @body@
141  *              must not be empty: to pass no keywords, use @NO_KWARGS@
142  *              instead.
143  */
144
145 #define KWARGS(body) body KW__END
146 #define KW__END ((const char *)0)
147
148 /* --- @NO_KWARGS@ --- *
149  *
150  * Arguments:   ---
151  *
152  * Use:         Special marker to include in an actual argument list to
153  *              indicate that no keyword arguments are to be passed.  See
154  *              @KWARGS@ above.
155  */
156
157 #define NO_KWARGS KW__END, KW__END
158   /* Slight hack.  The @KWCALL@ macro sets GCC and similar compilers up to
159    * check for a sentinal null pointer at the end of the variable-length
160    * argument tail.  Alas, if there are no keywords at all, then the null
161    * terminator ends up in the @kwfirst_@ argument, and the tail is propetly
162    * empty, with the result that the compiler gives an annoying warning.
163    * Supplying an extra argument here is obviously harmless, and makes the
164    * otherwise useful warning go away in this case where it's not wanted.
165    */
166
167 /* --- @K@ --- *
168  *
169  * Arguments:   @kw@ = keyword name, as an unquoted token list
170  *              @val@ = keyword value, as an expression
171  *
172  * Use:         Bundles a keyword @kw@ and value @val@ together.
173  */
174
175 #define K(kw, val) #kw, (val),
176
177 /* --- @KW_VALIST@ --- *
178  *
179  * Arguments:   @va_list ap@ = argument-list extraction state
180  *
181  * Use:         Passes a reified variable-length argument tail into a keyword
182  *              function.
183  */
184
185 #define K_VALIST(ap) "kw.valist", &(ap),
186
187 /* --- @KW_TAB@ --- *
188  *
189  * Arguments:   @const struct kwval *v@ = base address of argument vector
190  *              @size_t n@ = length of argument vector
191  *
192  * Use:         Passes an vector of keyword arguments into a keyword
193  *              function.
194  */
195
196 #define K_TAB(v, n) "kw.tab", (v), (size_t)(n),
197
198 /*----- Keyword set definitions -------------------------------------------*
199  *
200  * A `keyword set' describes the collection of keyword arguments to be
201  * accepted by a function (or group of functions).  Keyword sets have names,
202  * which are C identifiers.  A keyword set must not be empty: use
203  * @kw_parseempty@ instead of this machinery when defining a function which
204  * may later accept keyword arguments but which currently doesn't define any.
205  *
206  * A keyword set definition is a macro of a single argument, conventionally
207  * named `@_@'.  The macro for a keyword set called @foo@ is named
208  * @foo_KWSET@.  It should consist of a triple @_(type, key, dflt)@ for each
209  * keyword argument, where @type@ is the C type of the argument, @key@ is the
210  * name of the argument (as a C identifier), and @dflt@ is an expression
211  * (valid to use in an aggregate initializer) to provide the default value
212  * for the argument.  The @type@ must be such that @type *@ is the type of a
213  * pointer to object of @type@.
214  */
215
216 /* --- @KWSET_STRUCT@ --- *
217  *
218  * Arguments:   @set@ = the keyword set name
219  *
220  * Use:         Defines the keyword set argument structure @struct
221  *              set_kwargs@.
222  *
223  *              The structure is used to communicate argument values between
224  *              a function accepting keyword arguments and the argument
225  *              parsing function constructed by @KWSET_PARSEFN@.  It contains
226  *              two members for each keyword argument: one with the name of
227  *              the argument and the appropriate type to hold its value; the
228  *              other is a one-bit-wide bitfield named with a `_suppliedp'
229  *              suffix, and is set to indicate whether the caller provided a
230  *              a value for the corresponding keyword argument.
231  */
232
233 #define KWSET_STRUCT(set)                                               \
234   struct set##_kwargs {                                                 \
235     set##_KWSET(KWSET__SUPPLIEDP)                                       \
236     set##_KWSET(KWSET__STRUCTMEM)                                       \
237   }
238 #define KWSET__SUPPLIEDP(type, name, dflt) unsigned name##_suppliedp: 1;
239 #define KWSET__STRUCTMEM(type, name, dflt) type name;
240
241 /* --- @KWSET_PARSEFN@ --- *
242  *
243  * Arguments:   @set@ = the keyword set name
244  *
245  * Use:         Defines the keyword argument parsing function @set_kwparse@.
246  *              A call to this macro may be preceded by a storage-class
247  *              specifier, e.g., @static@, to specify the linkage for the
248  *              parsing function's name.
249  *
250  *              This function takes five arguments:
251  *
252  *              @struct set_kwargs *kw@ = pointer to keyword set argument
253  *                      structure to fill in
254  *              @const char *kwfirst@ = first keyword argument name from the
255  *                      variable-length argument tail, or null if the
256  *                      argument tail is empty
257  *              @va_list *ap@ = pointer to variable-length tail extraction
258  *                      state object
259  *              @const struct kwval *v@ = base address of argument vector
260  *              @size_t n@ = length of argument vector
261  *
262  *              The `kwparse' function extracts keyword arguments from the
263  *              argument tail (via @*ap@), and then the vector @v@; it
264  *              updates the structure @*kw@ with their values, and sets the
265  *              `_suppliedp' flags accordingly.  It's unusual to call the
266  *              `kwparse' function with both a nontrivial argument tail and
267  *              vector, but the effect is nonetheless well-defined.
268  *
269  *              The argument tail consists of alternating keyword argument
270  *              names (as pointers to null-terminated strings) and values,
271  *              terminated by a null pointer.  The argument values are simply
272  *              copied into the structure.  Passing the @kwfirst@ argument
273  *              separately allows functions to declare an explicit positional
274  *              argument for the first keyword name, which is useful if the
275  *              function has no other positional arguments.
276  *
277  *              The argument vector consists of @struct kwval@ items, each of
278  *              which contains a keyword name (as a pointer to a null-
279  *              terminated string) and the address of its value.  Argument
280  *              values are again copied into the structure.  Note that a
281  *              vector doesn't store the arguments directly.  This makes them
282  *              rather cumbersome to set up, but the benefit is a simple and
283  *              uniform approach for all keyword arguments.
284  *
285  *              The main application for argument vectors is for `front-end'
286  *              functions which want to pass on some subset of their keywords
287  *              to another function.  There isn't currently any macrology
288  *              provided for achieving this, but it's not especially
289  *              difficult.
290  *
291  *              There are (currently) two special keyword arguments, whose
292  *              names are not valid identifiers.  Future additions will also
293  *              have names beginning `kw.'.
294  *
295  *                * `kw.valist' -- the corresponding argument has type
296  *                  @va_list *@, and represents an entire variable-length
297  *                  argument tail to process, including the first keyword
298  *                  name.
299  *
300  *                * `kw.tab' -- the corresponding argument is a vector of
301  *                  @struct kwval@ items to process.  In a variable-length
302  *                  argument tail, this is passed as two arguments: the base
303  *                  address of the vector, and the length (as a @size_t@).
304  *                  In an argument vector, this is passed instead as a value
305  *                  of type @struct kwtab@.
306  *
307  *              If an unknown keyword is encountered while parsing, the
308  *              function @kw_unknown@ is called.
309  *
310  *              The keyword argument `kw.unknown' will never be defined.
311  */
312
313 #define KWSET_PARSEFN(set)                                              \
314   void set##_kwparse(struct set##_kwargs *kw,                           \
315                      const char *kwfirst, va_list *ap,                  \
316                      const struct kwval *v, size_t n)                   \
317   {                                                                     \
318     const char *k, *kk;                                                 \
319     va_list *aap;                                                       \
320     const struct kwtab *t;                                              \
321     const struct kwval *vv;                                             \
322     size_t nn;                                                          \
323                                                                         \
324     for (k = kwfirst; k; k = va_arg(*ap, const char *)) {               \
325       if (!strcmp(k, "kw.valist")) {                                    \
326         aap = va_arg(*ap, va_list *);                                   \
327         kk = va_arg(*aap, const char *);                                \
328         set##_kwparse(kw, kk, aap, 0, 0);                               \
329       } else if (!strcmp(k, "kw.tab")) {                                \
330         vv = va_arg(*ap, const struct kwval *);                         \
331         nn = va_arg(*ap, size_t);                                       \
332         set##_kwparse(kw, 0, 0, vv, nn);                                \
333       }                                                                 \
334       set##_KWSET(KWSET__ARGVA)                                         \
335       else kw_unknown(#set, k);                                         \
336     }                                                                   \
337                                                                         \
338     while (n) {                                                         \
339       if (!strcmp(v->kw, "kw.valist")) {                                \
340         aap = *(va_list *const *)v->val;                                \
341         kk = va_arg(*aap, const char *);                                \
342         set##_kwparse(kw, kk, aap, 0, 0);                               \
343       } else if (!strcmp(v->kw, "kw.tab")) {                            \
344         t = (const struct kwtab *)v->val;                               \
345         set##_kwparse(kw, 0, 0, t->v, t->n);                            \
346       }                                                                 \
347       set##_KWSET(KWSET__ARGTAB)                                        \
348       else kw_unknown(#set, v->kw);                                     \
349       v++; n--;                                                         \
350     }                                                                   \
351   }
352 #define KWSET__ARGVA(type, name, dflt)                                  \
353   else if (!strcmp(k, #name)) {                                         \
354     kw->name##_suppliedp = 1;                                           \
355     kw->name = va_arg(*ap, type);                                       \
356   }
357 #define KWSET__ARGTAB(type, name, dflt)                                 \
358   else if (!strcmp(v->kw, #name)) {                                     \
359     kw->name##_suppliedp = 1;                                           \
360     kw->name = *(type const *)v->val;                                   \
361   }
362
363 /*----- Defining keyword-accepting functions ------------------------------*/
364
365 /* --- @KWDECL@ --- *
366  *
367  * Arguments:   @set@ = the keyword set name
368  *              @kw@ = the name for the keyword argument structure value
369  *
370  * Use:         Declares and initializes a keyword argument structure object
371  *              @kw@.  The `_suppliedp' members are initially all zero; the
372  *              argument value members are set to their default values as
373  *              specified in the keyword set definition macro.
374  */
375
376 #define KWDECL(set, kw)                                                 \
377   struct set##_kwargs kw =                                              \
378     { set##_KWSET(KWSET__SPINIT) set##_KWSET(KWSET__DFLT) }
379 #define KWSET__SPINIT(type, name, dflt) 0,
380 #define KWSET__DFLT(type, name, dflt) dflt,
381
382 /* --- @KW_PARSE@, @KW_PARSE_EMPTY@ --- *
383  *
384  * Arguments:   @set@ = the keyword set name
385  *              @kw@ = the name of the keyword argument structure
386  *              @kwfirst@ = the first keyword argument name from the
387  *                      variable-length argument tail (and, therefore, the
388  *                      final positional argument)
389  *
390  * Use:         Invokes the appropriate `kwparse' function to process the
391  *              function's variable-length argument tail as keyword
392  *              arguments.
393  *
394  *              It is recommended that functions avoid allocating resources
395  *              or making observable changes to program state until they have
396  *              successfully parsed their keyword arguments.
397  *
398  *              It is not possible to define an empty keyword argument set.
399  *              If a function currently accepts no keyword argumets, but
400  *              wants to reserve the ability to accept them later, then it
401  *              should use @KW_PARSE_EMPTY@ (or, better, @KWPARSE_EMPTY@
402  *              below).  The keyword argument set name here is used only for
403  *              diagnostic purposes, and need not (and probably should not)
404  *              correspond to a keyword-set definition macro.
405  */
406
407 #define KW_PARSE(set, kw, kwfirst) do {                                 \
408   va_list ap_;                                                          \
409   va_start(ap_, kwfirst);                                               \
410   set##_kwparse(&(kw), kwfirst, &ap_, 0, 0);                            \
411   va_end(ap_);                                                          \
412 } while (0)
413
414 #define KW_PARSE_EMPTY(set, kwfirst) do {                               \
415   va_list ap_;                                                          \
416   va_start(ap_, kwfirst);                                               \
417   kw_parseempty(#set, kwfirst, &ap, 0, 0);                              \
418   va_end(ap_);                                                          \
419 } while (0)
420
421 /* --- @KWPARSE@, @KWPARSE_EMPTY@ --- *
422  *
423  * Arguments:   @set@ = the keyword set name
424  *
425  * Use:         All-in-one keyword parsing for simple cases.
426  *
427  *              This declares a keyword argument structure literally named
428  *              @kw@, and parses the function's variable-length argument tail
429  *              on the assumption that the function's argument list prototype
430  *              contains a @KWTAIL@ marker.
431  *
432  *              It is recommended that functions avoid allocating resources
433  *              or making observable changes to program state until they have
434  *              successfully parsed their keyword arguments.
435  *
436  *              In C89, this macro must be placed precisely between the
437  *              declarations at the start of the function body, and the
438  *              statements after them.
439  *
440  *              It is not possible to define an empty keyword argument set.
441  *              If a function currently accepts no keyword argumets, but
442  *              wants to reserve the ability to accept them later, then it
443  *              should use @KWPARSE_EMPTY@.  The keyword argument set name
444  *              here is used only for diagnostic purposes, and need not (and
445  *              probably should not) correspond to a keyword-set definition
446  *              macro.
447  */
448
449 #define KWPARSE(set) KWDECL(set, kw); KW_PARSE(set, kw, kwfirst_)
450
451 #define KWPARSE_EMPTY(set) KW_PARSE_EMPTY(set, kwfirst_)
452
453 /* --- @KW_COUNT@ --- *
454  *
455  * Arguments:   @set@ = the keyword set name
456  *
457  * Use:         Expands to the number of keywords defined in the @set@.
458  */
459
460 #define KW_COUNT(set) (0u set##_KWSET(KW__COUNT))
461 #define KW__COUNT(type, name, dflt) + 1u
462
463 /* --- @KW_COPY@ --- *
464  *
465  * Arguments:   @fromset@ = the source keyword set name
466  *              @toset@ = the destination keyword set name
467  *              @kw@ = the source keyword argument structure
468  *              @v@ = the destination vector
469  *              @n@ = next free index in vector
470  *
471  * Use:         Copies arguments from the source structure @kw@ into the
472  *              vector @v@.  The structure @kw@ must have type @struct
473  *              fromset_kwargs *@.  The argument @v@ must have type @struct
474  *              kwval *@ (after array-to- pointer decay), and there must be a
475  *              variable @v_n@ of sufficiently large integral type suitably
476  *              initialized.  Elements of the vector, starting with element
477  *              @n@, will be filled in with those keyword arguments defined
478  *              in @toset@ -- which must be a subset of @srcsrc@ from @kw@
479  *              for which the `_suppliedp' flags are set.  The @val@ members
480  *              will point directly into the @kw@ structure.  The @n@
481  *              counter will be updated, and on completion will contain the
482  *              index of the first unused entry in the vector.
483  */
484
485 #define KW_COPY(fromset, toset, kw, v, n) do {                          \
486   const struct fromset##_kwargs *kw_ = &(kw);                           \
487   struct kwval *v_ = (v);                                               \
488   size_t n_ = (n);                                                      \
489   toset##_KWSET(KW__COPY)                                               \
490   (n) = n_;                                                             \
491 } while (0)
492
493 #define KW__COPY(type, name, dflt)                                      \
494   if (kw_->name##_suppliedp) {                                          \
495     v_[n_].kw = #name;                                                  \
496     v_[n_].val = &kw_->name;                                            \
497     n_++;                                                               \
498   }
499
500 /*----- Functions provided ------------------------------------------------*/
501
502 /* --- @kw_unknown@ --- *
503  *
504  * Arguments:   @const char *set@ = the keyword set name, as a string
505  *              @const char *kw@ = the unknown keyword argument, as a string
506  *
507  * Returns:     Doesn't.
508  *
509  * Use:         Called when an unrecognized keyword argument is encountered
510  *              during parsing.  This calls the @kw_unkhook@ with the same
511  *              arguments. Recovery via @longjmp@ or a similar machanism is
512  *              acceptable.
513  */
514
515 extern KW__NORETURN void kw_unknown(const char */*set*/, const char */*kw*/);
516
517 /* --- @kw_defunknown@ --- *
518  *
519  * Arguments:   @const char *set@ = keyword set name
520  *              @const char *kw@ = the offending keyword name
521  *
522  * Returns:     Doesn't.
523  *
524  * Use:         This is the default @kw_unkhook@ hook function.
525  *
526  *              In a hosted implementation, this function reports an internal
527  *              error to stderr about the unknown keyword and calls @abort@.
528  *              It is an implementation responsibility for freestanding
529  *              implementations wanting to use this keyword argument
530  *              mechanism.
531  */
532
533 extern KW__NORETURN kw_unkhookfn kw_defunknown;
534
535 /* --- @kw__hookfailed@ --- *
536  *
537  * Arguments:   ---
538  *
539  * Returns:     Doesn't.
540  *
541  * Use:         Called by @kw_unknown@ if the @kw_unkhook@ hook function
542  *              returns.
543  *
544  *              User code is not expected to call this function.  It exists
545  *              as an implementation respensibility for freestanding
546  *              implementations wanting to use this keyword argument
547  *              mechanism.
548  */
549
550 extern KW__NORETURN void kw__hookfailed(void);
551
552 /* --- @kw_parseempty@ --- *
553  *
554  * Arguments:   @const char *set@ = the keyword set name, as a string
555  *              @const char *kwfirst@ = the first keyword argument name
556  *              @va_list *ap@ = pointer to argument-tail extraction state
557  *              @const struct kwval *v@ = base address of argument vector
558  *              @size_t n@ = size of argument vector
559  *
560  * Returns:     ---
561  *
562  * Use:         Goes through the motions of parsing keyword arguments, but
563  *              doesn't in fact handle any other than the standard ones
564  *              described above (see @KWSET_PARSEFN@).  This is useful when a
565  *              function doesn't currently define any keyword arguments but
566  *              wants to reserve the right to define some in the future.
567  *              (The usual machinery can't be used in this case, since the
568  *              argument structure would be empty.  Besides, it would be
569  *              pointless to include multiple copies of the same boilerplate
570  *              code in a program.)
571  */
572
573 extern void kw_parseempty(const char */*set*/,
574                           const char */*kwfirst*/, va_list */*ap*/,
575                           const struct kwval */*v*/, size_t /*n*/);
576
577 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
578
579 #ifdef __cplusplus
580   }
581 #endif
582
583 #endif