chiark / gitweb /
fd9707626fb39d6e807f3fa894db5041f62b6ea8
[sod] / doc / structures.tex
1 %%% -*-latex-*-
2 %%%
3 %%% In-depth exploration of the generated structures
4 %%%
5 %%% (c) 2015 Straylight/Edgeware
6 %%%
7
8 %%%----- Licensing notice ---------------------------------------------------
9 %%%
10 %%% This file is part of the Simple Object Definition system.
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{Object structures} \label{ch:structures}
27
28 This chapter describes the structure and layout of standard Sod objects,
29 classes and associated metadata.  Note that Sod's object system is very
30 flexible and it's possible for an extension to define a new root class which
31 works very differently from the standard @|SodObject| described here.
32
33 The concrete types described in \xref{sec:structures.common} and
34 \ref{sec:structures.root} are declared by the header file @|<sod/sod.h>|.
35 The definitions described in \xref{sec:structures.layout} are defined in the
36 header file generated by the containing module.
37
38 %%%--------------------------------------------------------------------------
39 \section{Common instance structure} \label{sec:structures.common}
40
41 As described below, a pointer to an instance actually points to an
42 \emph{instance chain} structure within the instances overall layout
43 structure.
44
45 Instance chains contain slots and vtable pointers, as described below.  All
46 instances have the basic structure of a @|struct sod_instance|.
47
48 \begin{describe}[struct sod_instance]{type}
49     {struct sod_instance \{                                     \\ \ind
50        const struct sod_vtable *_vt;                          \-\\
51      \};}
52
53   The basic structure of all instances.  Members are as follows.
54   \begin{description} \let\makelabel\code
55   \item[_vt] A pointer to a \emph{vtable}, which has the basic structure of a
56     @|struct sod_vtable|, described below.
57   \end{description}
58 \end{describe}
59
60 \begin{describe}[struct sod_vtable]{type}
61     {struct sod_vtable \{                                       \\ \ind
62        const SodClass *_class;                                  \\
63        size_t _base;                                          \-\\
64      \};}
65
66   A vtable contains static metadata needed for efficient conversions and
67   message dispatch, and pointers to the instance's class.  Each chain points
68   to a different vtable.  All vtables have the basic structure of a @|struct
69   sod_vtable|, which has the following members.
70   \begin{description} \let\makelabel\code
71   \item[_class] A pointer to the instance's class object.
72   \item[_base] The offset of this chain structure above the start of the
73     overall instance layout, in bytes.  Subtracting @|_base| from the
74     instance chain pointer finds the layout base address.
75   \end{description}
76 \end{describe}
77
78 %%%--------------------------------------------------------------------------
79 \section{Built-in root objects} \label{sec:structures.root}
80
81 This section describes the built-in classes @|SodObject| and @|SodClass|,
82 which are the standard roots of the inheritance and metaclass graphs
83 respectively.  Specifically, @|SodObject| has no direct superclasses, and
84 @|SodClass| is its own metaclass.  It is not possible to define root classes
85 in module files because of circularities: @|SodObject| has @|SodClass| as its
86 metaclass, and @|SodClass| is a subclass of @|SodObject|.  Extensions can
87 define additional root classes, but this is tricky, and not really to be
88 recommended.
89
90
91 \subsection{The SodObject class} \label{sec:structures.root.sodobject}
92
93 \begin{figure}[tbp]
94   \begin{tabular}{p{10pt}p{10pt}}
95     \begin{nprog}
96       struct SodObject__ilayout \{                              \\ \ind
97         union \{                                                \\ \ind
98           struct SodObject__ichain_obj \{                       \\ \ind
99             const struct SodObject__vt_obj *_vt;              \-\\
100           \} obj;                                             \-\\
101         \} obj;                                               \-\\
102       \};
103     \end{nprog}
104     &
105     \begin{nprog}
106       struct SodObject__vt_obj \{                               \\ \ind
107         const SodClass *_class;                                 \\
108         size_t _base;                                           \\
109         struct SodObject__vtmsgs_obj \{                         \\ \ind
110           void (*init)(SodObject *me, ...);                     \\
111           void (*init__v)(SodObject *me, va_list);              \\
112           int (*teardown)(SodObject *me);                     \-\\
113         \} obj;                                               \-\\
114       \};
115     \end{nprog}                                                 \\
116   \end{tabular}
117   \caption{Instance and vtable layout of @|SodObject|}
118   \label{fig:structures.root.sodobject}
119 \end{figure}
120
121 \begin{describe}[SodObject]{cls}
122     {[nick = obj, metaclass = SodClass,
123       lisp_metaclass = sod_class]                               \\
124      class SodObject \{                                         \\ \ind
125        void init(?);
126      \}}
127
128   The @|SodObject| class defines no slots.  Because @|SodObject| has no
129   direct superclasses, there is only one chain, and no inherited slots or
130   messages, so the single chain contains only a vtable pointer.
131
132   Since @|SodClass| also has only one chain, the vtable contains only the
133   standard class pointer and offset-to-base members.  In a direct instance of
134   @|SodObject| (why would you want one?)  the class pointer contains the
135   address of @|SodObject__class| and the offset is zero.
136
137   The instance and vtable layout of @|SodObject| is shown in
138   \xref{fig:structures.root.sodobject}.
139
140   The following messages are defined.
141
142   \begin{describe}[obj.init]{msg}{void init(?);}
143     Initialize a newly allocated instance.
144
145     This message uses a custom method combination which works like the
146     standard method combination except that default behaviour specific to the
147     receiver's direct class is invoked if no primary or around method
148     overrides.  This default behaviour may be invoked multiple times if some
149     method calls on its @|next_method| function more than once.
150
151     This default behaviour is to initialize the instance's slots using the
152     defined slot initializers, and execute the initialization fragments.
153     Each slot is initialized using the most specific applicable initializer,
154     if any.  Slots without an initializer are left uninitialized.
155
156     Slots are initialized and initialization fragments executed together, a
157     superclass at a time: first, the superclass's slots are initialized (if
158     any); then the superclass's initialization fragments (if any) are
159     executed, starting with the least specific superclass first.  Slots and
160     initialization fragments defined by the same class are processed in the
161     order in which they appear in the class definition.
162
163     There are no standard keyword arguments; methods on subclasses are free
164     to introduce their own in the usual way.
165
166     It is usual to provide complex initialization behaviour as @|after|
167     methods.  This ensures that slots have been initialized as necessary
168     before the method executes.
169
170     For more details on instance construction, see
171     \xref{sec:concepts.lifecycle.birth}.
172   \end{describe}
173
174   \begin{describe}[obj.teardown]{msg}{int teardown();}
175     Teardown an instance which is no longer required.
176
177     The message returns an integer flag.  A zero value means that the
178     instance is safe to deallocate.  A nonzero value means that the instance
179     should not be deallocated, and that it is safe for the caller to simply
180     forget about it.  This simple protocol may be used, for example, to
181     implement a reference-counting system.
182
183     This message uses a custom method combination which works like the
184     standard method combination except that default behaviour is invoked if
185     no primary or around method overrides.
186
187     This default behaviour is to execute each superclass's teardown
188     fragments, most specific first, and then return zero to indicate that the
189     object is ready for deallocation.  Teardown fragments defined by the same
190     class are processed in the order in which they appear in the class
191     definition.
192
193     It is usual to provide complex teardown behaviour as @|before| methods.
194     Logic to decide whether to allow deallocation is usually implemented as
195     @|around| methods.
196   \end{describe}
197 \end{describe}
198
199
200 \subsection{The SodClass class} \label{sec:structures.root.sodclass}
201
202 \begin{describe}[SodClass]{cls}
203     {[nick = cls, link = SodObject]                             \\
204      class SodClass: SodObject \{                               \\ \ind
205        const char *name;                                        \\
206        const char *nick;                                        \\
207        size_t initsz;                                           \\
208        size_t align;                                            \\
209        void *(*imprint)(void *@<p>);                            \\
210        size_t n_supers;                                         \\
211        const SodClass *const *supers;                           \\
212        size_t n_cpl;                                            \\
213        const SodClass *const *cpl;                              \\
214        const SodClass *link;                                    \\
215        const SodClass *head;                                    \\
216        size_t level;                                            \\
217        size_t n_chains;                                         \\
218        const struct sod_chain *chains;                          \\
219        size_t off_islots;                                       \\
220        size_t islotsz;                                        \-\\
221      \}}
222
223   The @|SodClass| class defines no additional messages , but there are a
224   number of slots.  Its only direct superclass is @|SodObject| and so (like
225   its superclass) its vtable is simple.
226
227   The slots defined are as follows.
228   \begin{description} \let\makelabel\code
229
230   \item[name] A pointer to the class's name.
231
232   \item[nick] A pointer to the class's nickname.
233
234   \item[initsz] The size in bytes required to store an instance of the class.
235
236   \item[align] A sufficient alignment for the class's instance storage.
237
238   \item[imprint] A pointer to a function: given a pointer @<p> to at least
239     @<initsz> bytes of appropriately aligned memory, `imprint' this memory it
240     so that it becomes a minimally functional instance of the class: all of
241     the vtable and class pointers are properly initialized, but the slots are
242     left untouched.  The function returns its argument @<p>.
243
244   \item[n_supers] The number of direct superclasses.  (This is zero exactly
245     in the case of @|SodObject|.)
246
247   \item[supers] A pointer to an array of @<n_supers> pointers to class
248     objects listing the class's direct superclasses, in the order in which
249     they were listed in the class definition.  If @<n_supers> is zero, then
250     this pointer is null.
251
252   \item[n_cpl] The number of superclasses in the class's class precedence
253     list.
254
255   \item[cpl] A pointer to an array of pointers to class objects listing all
256     of the class's superclasses, from most- to least-specific, starting with
257     the class itself, so $@|$c$@->cls.cpl[0]| = c$ for all class objects
258     $c$.
259
260   \item[link] If the class is a chain head, then this is a null pointer;
261     otherwise it points to the class's distinguished link superclass (which
262     might or might not be a direct superclass).
263
264   \item[head] A pointer to the least-specific class in this class's chain; so
265     @|$c$@->cls.head@->cls.link| is always null, and either @|$c$@->cls.link|
266     is null (in which case $@|$c$@->cls.head| = c$) or $@|$c$@->cls.head| =
267     @|$c$@->cls.link@->cls.head|$.
268
269   \item[level] The number of less specific superclasses in this class's
270     chain.  If @|$c$@->cls.link| is null then @|$c$@->cls.level| is zero;
271     otherwise $@|$c$@->cls.level| = @|$c$@->cls.link@->cls.level| + 1$.
272
273   \item[n_chains] The number of chains formed by the class's superclasses.
274
275   \item[chains] A pointer to an array of @|struct sod_chain| structures (see
276     below) describing the class's superclass chains, in decreasing order of
277     specificity of their most specific classes.  It is always the case that
278     $@|$c$@->cls.chains[0].classes[$c$@->cls.level]| = c$.
279
280   \item[off_islots] The offset of the class's @|islots| structure relative to
281     its containing @|ichain| structure.  The class doesn't define any slots
282     if and only if this is zero.  (The offset can't be zero because the
283     vtable pointer is at offset zero.)
284
285   \item[islotsz] The size required to store the class's direct slots, i.e.,
286     the size of its @|islots| structure.  The class doesn't define any slots
287     if and only if this is zero.
288
289   \end{description}
290 \end{describe}
291
292 \begin{describe}[struct sod_chain]{type}
293     {struct sod_chain \{                                        \\ \ind
294        size_t n_classes;                                        \\
295        const SodClass *const *classes;                          \\
296        size_t off_ichain;                                       \\
297        const struct sod_vtable *vt;                             \\
298        size_t ichainsz;                                       \-\\
299      \};}
300
301   The @|struct sod_chain| structure describes an individual chain of
302   superclasses.  It has the following members.
303   \begin{description} \let\makelabel\code
304
305   \item[n_classes] The number of classes in the chain.  This is always at
306     least one.
307
308   \item[classes] A pointer to an array of class pointers listing the classes
309     in the chain from least- to most-specific.  So
310     $@|@<classes>[$i$]@->cls.head| = @|@<classes>[0]|$ for all $0 \le i <
311     @<n_classes>$, @|@<classes>[0]@->cls.link| is always null, and
312     $@|@<classes>[$i$]@->cls.link| = @|@<classes>[$i - 1$]|$ if $1 \le i <
313     @<n_classes>$.
314
315   \item[off_ichain] The size of the @|ichain| structure for this chain.
316
317   \item[vt] The vtable for this chain.  (It is possible, therefore, to
318     partially duplicate the behaviour of the @<imprint> function by walking
319     the chain structure.\footnote{%
320       There isn't enough information readily available to fill in the class
321       pointers correctly.} %
322     The @<imprint> function is much faster, though.)
323
324   \item[ichainsz] The size of the @|ichain| structure for this chain.
325
326   \end{description}
327 \end{describe}
328
329 %%%--------------------------------------------------------------------------
330 \section{Class and vtable layout} \label{sec:structures.layout}
331
332 The layout algorithms for Sod instances and vtables are nontrivial.  They are
333 defined here in full detail, since they're effectively fixed by Sod's ABI
334 compatibility guarantees, so they might as well be documented for the sake of
335 interoperating programs.
336
337 Unfortunately, the descriptions are rather complicated, and, for the most
338 part not necessary to a working understanding of Sod.  The skeleton structure
339 definitions shown should be more than enough for readers attempting to make
340 sense of the generated headers and tables.
341
342 In the description that follows, uppercase letters vary over class names,
343 while the corresponding lowercase letters indicate the class nicknames.
344 Throughout, we consider a class $C$ (therefore with nickname $c$).
345
346
347 \subsection{Generic instance structure}
348 \label{sec:structures.layout.instance}
349
350 The entire state of an instance of $C$ is contained in a single structure of
351 type @|struct $C$__ilayout|.
352
353 \begin{prog}
354   struct $C$__ilayout \{                                        \\ \ind
355     union $C$__ichainu_$h$ \{                                   \\ \ind
356       struct $C$__ichain_$h$ \{                                 \\ \ind
357         const struct $C$__vt_$h$ *_vt;                          \\
358         struct $H$__islots $h$;                                 \\
359         \quad$\vdots$                                           \\
360         struct $C$__islots \{                                   \\ \ind
361           @<type>_1 @<slot>_1;                                  \\
362           \quad$\vdots$                                         \\
363           @<type>_n @<slot>_n;                                \-\\
364         \} $c$;                                               \-\\
365       \} $c$;                                                   \\
366       struct $H$__ichain_$h$ $h$;                               \\
367       \quad$\vdots$                                           \-\\
368     \} $h$;                                                     \\
369     union $B$__ichainu_$i$ $i$;                                 \\
370     \quad$\vdots$                                             \-\\
371   \};                                                           \\+
372
373   typedef struct $C$__ichain_$h$ $C$;
374 \end{prog}
375
376 The set of superclasses of $C$, including itself, can be partitioned into
377 chains by following their distinguished superclass links.  (Formally, the
378 chains are the equivalence classes determined by the reflexive, symmetric,
379 transitive closure of the `links to' relation.)  Chains are identified by
380 naming their least specific classes; the least specific class in a chain is
381 called the \emph{chain head}.  Suppose that the chain head of the chain
382 containing $C$ itself is named $H$ (though keep in mind that it's possible
383 that $H$ is in fact $C$ itself.)
384
385 \subsubsection{The ilayout structure}
386 The @|ilayout| structure contains one member for each of $C$'s superclass
387 chains.  The first such member is
388 \begin{prog}
389   union $C$__ichainu_$h$ $h$;
390 \end{prog}
391 described below; this is followed by members
392 \begin{prog}
393   union $B$__ichainu_$i$ $i$;
394 \end{prog}
395 for each other chain, where $I$ is the head and $B$ the tail (most-specific)
396 class of the chain.  The members are in decreasing order of the specificity
397 of the chains' most-specific classes.  (Note that all but the first of these
398 unions has already been defined as part of the definition of the
399 corresponding $B$.)
400
401 \subsubsection{The ichainu union}
402 The @|ichainu| union contains a member for each class in the chain.  The
403 first is
404 \begin{prog}
405   struct $C$__ichain_$h$ $c$;
406 \end{prog}
407 and this is followed by corresponding members
408 \begin{prog}
409   struct $A$__ichain_$h$ $a$;
410 \end{prog}
411 for each of $C$'s superclasses $A$ in the same chain in some (unimportant)
412 order.  The (somewhat obtuse) purpose of this union is to engage the `common
413 initial sequence' rule of \cite[6.5.2.3]{FIXME:C99}.
414
415 \subsubsection{The ichain structure}
416 The @|ichain| structure contains (in order), a pointer
417 \begin{prog}
418   const struct $C$__vt_$h$ *_vt;
419 \end{prog}
420 followed by a structure
421 \begin{prog}
422   struct $A$__islots $a$;
423 \end{prog}
424 for each superclass $A$ of $C$ in the same chain which defines slots, from
425 least- to most-specific; if $C$ defines any slots, then the last member is
426 \begin{prog}
427   struct $C$__islots $c$;
428 \end{prog}
429 A `pointer to $C$' is always assumed (and, indeed, defined in C's
430 type system) to be a pointer to the @|struct $C$__ichain_$h$|.
431
432 \subsubsection{The islots structure}
433 Finally, the @|islots| structure simply contains one member for each slot
434 defined by $C$ in the order they appear in the class definition.
435
436
437 \subsection{Generic vtable structure} \label{sec:structures.layout.vtable}
438
439 As described above, each @|ichain| structure of an instance's storage has a
440 vtable pointer
441 \begin{prog}
442   const struct $C$__vt_$h$ *_vt;
443 \end{prog}
444 In general, the vtables for the different chains will have \emph{different}
445 structures.
446
447 The instance layout split neatly into disjoint chains.  This is necessary
448 because each @|ichain| must have as a prefix the @|ichain| for each
449 superclass in the same chain, and each slot must be stored in exactly one
450 place.  The layout of vtables doesn't have this second requirement: it
451 doesn't matter that there are multiple method entry pointers for the same
452 effective method as long as they all work correctly.  Indeed, it's essential
453 that they do, because each chain's method entry function will need to apply a
454 different offset to the receiver pointer before invoking the effective
455 method.
456
457 A vtable for a class $C$ with chain head $H$ has the following general
458 structure.
459 \begin{prog}
460   union $C$__vtu_$h$ \{                                         \\ \ind
461     struct $C$__vt_$h$ \{                                       \\ \ind
462       const $P$ *_class;                                        \\
463       size_t _base;                                             \\
464       \quad$\vdots$                                             \\
465       const $Q$ *_cls_$j$;                                      \\
466       \quad$\vdots$                                             \\
467       ptrdiff_t _off_$i$;                                       \\
468       \quad$\vdots$                                             \\
469       struct $C$__vtmsgs_$a$ \{                                 \\ \ind
470         @<type> (*@<msg>)($C$ *, $\dots$);                      \\
471         \quad$\vdots$                                         \-\\
472       \} $a$;                                                   \\
473       \quad$\vdots$                                           \-\\
474     \} $c$;                                                   \-\\
475   \};                                                           \\+
476
477   extern const union $C$__vtu_$h$ $C$__vtable_$h$;
478 \end{prog}
479
480 In the following, let $M$ be the metaclass of $C$.
481
482 \subsubsection{The vtu union}
483 The outer layer is a @|union $C$__vtu_$h$| containing a member
484 \begin{prog}
485   struct $A$__vt_$h$ $a$;
486 \end{prog}
487 for each of $C$'s superclasses $A$ in the same chain, with $C$ itself listed
488 first.
489
490 This is mostly an irrelevant detail, whose purpose is to defend against
491 malicious compilers: pointers are always to one of the inner @|vt|
492 structures. It's important only because it's the outer @|vtu| union which is
493 exported by name. Specifically, for each chain of $C$'s superclasses there is
494 an external object
495 \begin{prog}
496   const union $A$__vtu_$i$ $C$__vtable_$i$;
497 \end{prog}
498 where $A$ and $I$ are respectively the most and least specific classes in the
499 chain.
500
501 \subsubsection{The vt structure}
502 The first member in the @|vt| structure is the \emph{root class pointer}
503 \begin{prog}
504   const $P$ *_class;
505 \end{prog}
506 Among the superclasses of $C$ there must be exactly one class $O$ which
507 itself has no direct superclasses; this is the \emph{root superclass} of $C$.
508 (This is a rule enforced by the Sod translator.)  The metaclass $R$ of $O$ is
509 then the \emph{root metaclass} of $C$.  The @|_class| member points to the
510 @|ichain| structure of most specific superclass $P$ of $M$ in the same chain
511 as $R$.
512
513 This is followed by the \emph{base offset}
514 \begin{prog}
515   size_t _base;
516 \end{prog}
517 which is simply the offset of the @|ichain| structure from the instance base.
518
519 The rest of the vtable structure is populated by walking the superclass chain
520 containing $C$ as follows.  For each such superclass $B$, in increasing order
521 of specificity, walk the class precedence list of $B$, again starting with
522 its least-specific superclass.  (This complex procedure guarantees that the
523 vtable structure for a class is a prefix of the vtable structure for any of
524 its subclasses in the same chain.)
525
526 So, let $A$ be some superclass of $C$ which has been encountered during this
527 traversal.
528
529 \begin{itemize}
530
531 \item Let $N$ be the metaclass of $A$.  Examine the superclass chains of $N$
532   in order of decreasing specificity of their most-specific classes.  Let $J$
533   be the chain head of such a chain, and let $Q$ be the most specific
534   superclass of $M$ in the same chain as $J$.  Then, if there is currently no
535   class pointer of type $Q$, then add a member
536   \begin{prog}
537     const $Q$ *_cls_$j$;
538   \end{prog}
539   to the vtable pointing to the appropriate @|islots| structure within $M$'s
540   class object.
541
542 \item Examine the superclass chains of $A$ in order of decreasing specificity
543   of their most-specific classes.  Let $I$ be the chain head of such a chain.
544   If there is currently no member @|_off_$i$| then add a member
545   \begin{prog}
546     ptrdiff_t _off_$i$;
547   \end{prog}
548   to the vtable, containing the (signed) offset from the @|ichain| structure
549   of the chain headed by $h$ to that of the chain headed by $i$ within the
550   instance's layout.
551
552 \item If class $A$ defines any messages, and there is currently no member
553   $a$, then add a member
554   \begin{prog}
555     struct $C$__vtmsgs_$a$ $a$;
556   \end{prog}
557   to the vtable.  See below.
558
559 \end{itemize}
560
561 \subsubsection{The vtmsgs structure}
562 Finally, the @|vtmsgs| structures contain pointers to the effective method
563 entry functions for the messages defined by a superclass.  There may be more
564 than one method entry for a message, but all of the entry pointers for a
565 message appear together, and entry pointers for separate messages appear in
566 the order in which the messages are defined.  If the receiver class has no
567 applicable primary method for a message then it's usual for the method entry
568 pointer to be null (though, as with a lot of things in Sod, extensions may do
569 something different).
570
571 For a standard message which takes a fixed number of arguments, defined as
572 \begin{prog}
573   @<type>_0 $m$(@<type>_1 @<arg>_1, $\ldots$, @<type>_n @<arg>_n);
574 \end{prog}
575 there is always a `main' entry point,
576 \begin{prog}
577   @<type>_0 $m$($C$ *me, @<type>_1 @<arg>_1, $\ldots$, @<type>_n @<arg>_n);
578 \end{prog}
579
580 For a standard message which takes a variable number of arguments,
581 defined as
582 \begin{prog}
583   @<type>_0 $m$(@<type>_1 @<arg>_1, $\ldots$, @<type>_n @<arg>_n, \dots);
584 \end{prog}
585 or a standard message which takes keyword arguments, defined as
586 \begin{prog}
587   @<type>_0 $m$(\=@<type>_1 @<arg>_1,
588                     $\ldots$,
589                     @<type>_n @<arg>_n?                       \+\\
590                   @<type>_{n+1} @<kw>_{n+1} @[= @<dflt>_{n+1}@],
591                     $\ldots$,
592                     @<type>_{n'} @<kw>_{n'} @[= @<dflt>_{n'}@]);
593 \end{prog}
594 two entry points are defined: the usual `main' entry point which accepts a
595 variable number of arguments, and a `valist' entry point which accepts an
596 argument of type @|va_list| in place of the variable portion of the argument
597 list or keywords.
598 \begin{prog}
599   @<type>_0 $m$($C$ *me, @<type>_1 @<arg>_1, $\ldots$,
600                 @<type>_n @<arg>_n, \dots);                     \\
601   @<type>_0 $m$__v($C$ *me, @<type>_1 @<arg>_1, $\ldots$,
602                    @<type>_n @<arg>_n, va_list sod__ap);
603 \end{prog}
604
605
606 \subsection{Additional definitions} \label{sec:structures.layout.additional}
607
608 In addition to the instance and vtable structures described above, the
609 following definitions are made for each class $C$.
610
611 For each message $m$ directly defined by $C$ there is a macro definition
612 \begin{prog}
613   \#define $C$_$m$(@<me>, $\ldots$) @<me>@->_vt@->$c$.$m$(@<me>, $\ldots$)
614 \end{prog}
615 which makes sending the message $m$ to an instance of (any subclass of) $C$
616 somewhat less ugly.
617
618 If $m$ takes a variable number of arguments, or keyword arguments, the macro
619 is more complicated and is only available in compilers advertising C99
620 support, but the effect is the same.  For each variable-argument message,
621 there is also an additional macro for calling the `valist' entry point.
622 \begin{prog}
623   \#define $C$_$m$__v(@<me>, $\ldots$, @<sod__ap>)
624     @<me>@->_vt@->$c$.$m$__v(@<me>, $\ldots$, @<sod__ap>)
625 \end{prog}
626
627 For each proper superclass $A$ of $C$, there is a macro defined
628 \begin{prog}
629   $A$ *$C$__CONV_$a$($C$ *_obj);
630 \end{prog}
631 (named in \emph{upper case}) which converts a (static-type) pointer to $C$ to
632 a pointer to the same actual instance, but statically typed as a pointer to
633 $A$.  This is most useful when $A$ is not in the same chain as $C$ since
634 in-chain upcasts are both trivial and rarely needed, but the full set is
635 defined for the sake of completeness.
636
637 Finally, the class object is defined as
638 \begin{prog}
639   extern const struct $R$__ilayout $C$__classobj;               \\
640   \#define $C$__class (\&$C$__classobj.$j$.$r$)
641 \end{prog}
642 The exported symbol @|$C$__classobj| contains the entire class instance.
643 This is usually rather unwieldy.  The macro @|$C$__class| is usable as a
644 pointer of type @|const $R$~*|, where $R$ is the root metaclass of $C$, i.e.,
645 the metaclass of the least specific superclass of $C$; usually this is
646 @|const SodClass~*|.
647
648 %%%----- That's all, folks --------------------------------------------------
649
650 %%% Local variables:
651 %%% mode: LaTeX
652 %%% TeX-master: "sod.tex"
653 %%% TeX-PDF-mode: t
654 %%% End: