chiark / gitweb /
dd1ee03aa1533259ad4a7fbe3bd83c98b9961a30
[sod] / lib / sod.h
1 /* -*-c-*-
2  *
3  * Sensible Object Design header file
4  *
5  * (c) 2009 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  * The SOD Runtime Library is free software; you can redistribute it and/or
13  * modify 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  * The SOD Runtime 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 SOD_H
29 #define SOD_H
30
31 #ifdef __cplusplus
32   extern "C" {
33 #endif
34
35 /*----- Preliminary utilities ---------------------------------------------*/
36
37 /* Various hacks for checking compiler versions. */
38 #define SOD__GCC_P(maj, min)                                            \
39         (__GNUC__ > (maj) || (__GNUC__ == (maj) && __GNUC_MINOR__ >= (min)))
40
41 #ifdef __GNUC__
42 #  define SOD__EXTENSION __extension__
43 #else
44 #  define SOD__EXTENSION
45 #endif
46
47 /* --- @SOD__HAVE_VARARGS_MACROS@ --- *
48  *
49  * Use:         Defined if the compiler supports C99-style variadic macros.
50  *
51  *              This is more complicated than just checking the value of
52  *              @__STDC_VERSION__@ because GCC has traditionally claimed C89
53  *              by default, but provides the functionality anyway unless it's
54  *              been explicitly turned off.
55  */
56
57 #if __STDC_VERSION__ >= 199901
58    /* The feature exists.  All is well with the world. */
59
60 #  define SOD__HAVE_VARARGS_MACROS
61
62 #elif SOD__GCC_P(3, 0)
63    /* We're using GCC, which is trying to deny it but we don't believe it.
64     * Unfortunately there's a fly in the ointment: if `-pedantic' -- or,
65     * worse, `-pedantic-errors' -- is set, then GCC will warn about these
66     * macros being defined, and there isn't a way to detect pedantry from the
67     * preprocessor.
68     *
69     * We must deploy bodges.  There doesn't seem to be a good way to suppress
70     * particular warnings from the preprocessor: in particular, messing about
71     * with `pragma GCC diagnostic' doesn't help.  So we're left with this
72     * hack: just declare all Sod-generated header files which try to do
73     * varargs macro things to be `system headers', which means that GCC's
74     * preprocessor will let them get away with all manner of nefarious stuff.
75     */
76
77 #  define SOD__HAVE_VARARGS_MACROS
78 #  define SOD__VARARGS_MACROS_PREAMBLE _Pragma("GCC system_header")
79
80 #endif
81
82 /* Make sure this gratuitous hack is understood, at least vacuously. */
83 #ifndef SOD__VARARGS_MACROS_PREAMBLE
84 #  define SOD__VARARGS_MACROS_PREAMBLE
85 #endif
86
87 /* We're going to want to make use of this ourselves. */
88 SOD__VARARGS_MACROS_PREAMBLE
89
90 /* --- @SOD__ALIGNOF@ --- *
91  *
92  * Arguments:   @type@ = a C type name, consisting of declaration specifiers
93  *                      and `*[QUALIFIERS]' declarator operators
94  *
95  * Returns:     A sufficient alignment for objects of the given @type@, as a
96  *              @size_t@.
97  */
98
99 #if __STDC_VERSION__ >= 201112
100 #  define SOD__ALIGNOF(type) _Alignof(type)
101 #elif SOD__GCC_P(4, 7)
102 #  define SOD__ALIGNOF(type) __extension__ _Alignof(type)
103 #elif defined(__GNUC__)
104 #  define SOD__ALIGNOF(type) __alignof__(type)
105 #else
106 #  define SOD__ALIGNOF(type)                                            \
107         offsetof(struct { char sod__x; type sod__y; }, sod__y)
108 #endif
109
110 /* --- @SOD__IGNORE@ --- *
111  *
112  * Arguments:   @var@ = some variable name
113  *
114  * Use:         Suppress any warning that @var@ isn't used.
115  */
116
117 #define SOD__IGNORE(var) ((void)(var))
118
119 /* --- @SOD__PARANOIA@ --- *
120  *
121  * Arguments:   @cond@ = a condition to check
122  *              @conseq@ = a thing to evaluate to if the check passes
123  *              @alt@ = a thing to do if the check fails
124  *
125  * Use:         Check to make sure something is good at runtime, unless
126  *              disabled.
127  */
128
129 #if SOD_RECKLESS
130 #  define SOD__PARANOIA(cond, conseq, alt) (conseq)
131 #else
132 #  define SOD__PARANOIA(cond, conseq, alt) ((cond) ? (conseq) : (alt))
133 #endif
134
135 /* --- @SOD__CAR@ --- *
136  *
137  * Arguments:   @...@ = a nonempty list of arguments
138  *
139  * Returns:     The first argument only.
140  */
141
142 #ifdef SOD__HAVE_VARARGS_MACROS
143 #  define SOD__CAR(...) SOD__CARx(__VA_ARGS__, _)
144 #  define SOD__CARx(a, ...) a
145 #endif
146
147 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
148
149 #include <stdarg.h>
150 #include <stddef.h>
151
152 #include "keyword.h"
153 #include "sod-base.h"
154
155 /*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
156
157 /* A skeletal vtable structure.  At the beginning of every ichain is a
158  * pointer to one of these.
159  */
160 struct sod_vtable {
161   const SodClass *_class;               /* Pointer to class object */
162   size_t _base;                         /* Offset to instance base */
163 };
164
165 /* A skeletal instance structure.  Every instance pointer points to one of
166  * these.
167  */
168 struct sod_instance {
169   const struct sod_vtable *_vt;         /* Pointer to (chain's) vtable */
170 };
171
172 /* Information about a particular chain of superclasses.  In each class,
173  * there's a pointer to an array of these.  If you search hard enough, you'll
174  * be able to find out a fair amount of information about an instance and its
175  * class.
176  */
177 struct sod_chain {
178   size_t n_classes;                     /* Number of classes in chain */
179   const SodClass *const *classes;       /* Vector of classes, head first */
180   size_t off_ichain;                    /* Offset of ichain from base */
181   const struct sod_vtable *vt;          /* Chain's vtable pointer */
182   size_t ichainsz;                      /* Size of the ichain structure */
183 };
184
185 /*----- Infrastructure macros ---------------------------------------------*/
186
187 /* --- @SOD_XCHAIN@ --- *
188  *
189  * Arguments:   @chead@ = nickname of target chain's head
190  *              @obj@ = pointer to an instance chain
191  *
192  * Returns:     Pointer to target chain, as a @void *@.
193  *
194  * Use:         Utility for implementing cross-chain upcasts.  It's probably
195  *              not that clever to use this macro directly; it's used to make
196  *              the automatically-generated upcast macros more palatable.
197  */
198
199 #define SOD_XCHAIN(chead, obj)                                          \
200   ((void *)((char *)(obj) + (obj)->_vt->_off_##chead))
201
202 /* --- @SOD_OFFSETDIFF@ --- *
203  *
204  * Arguments:   @type@ = a simple (i.e., declaratorless) type name
205  *              @mema, memb@ = members of @type@
206  *
207  * Returns:     The relative offset from @mema@ to @memb@, as a @ptrdiff_t@.
208  *
209  * Use:         Computes a signed offset between structure members.
210  */
211
212 #define SOD_OFFSETDIFF(type, mema, memb)                                \
213   ((ptrdiff_t)offsetof(type, memb) - (ptrdiff_t)offsetof(type, mema))
214
215 /* --- @SOD_ILAYOUT@ --- *
216  *
217  * Arguments:   @cls@ = name of a class
218  *              @chead@ = nickname of chain head of @cls@
219  *              @obj@ = pointer to the @chead@ ichain of an (exact) instance
220  *                      of @cls@
221  *
222  * Returns:     A pointer to the instance's base, cast as a pointer to the
223  *              ilayout structure.
224  *
225  * Use:         Finds an instance's base address given a pointer to one of
226  *              its ichains, if you know precisely the instance's class and
227  *              which chain you're pointing to.  If you don't, then (a) you
228  *              want @SOD_INSTBASE@ below, and (b) you'll have the wrong
229  *              ilayout anyway.
230  *
231  *              This macro is not intended to be used directly outside of
232  *              automatically generated effective method and trampoline
233  *              functions, which have the kinds of specific knowledge
234  *              necessary to use it safely.
235  */
236
237 #define SOD_ILAYOUT(cls, chead, obj)                                    \
238   ((struct cls##__ilayout *)                                            \
239    ((char *)(obj) - offsetof(struct cls##__ilayout, chead)))
240
241 /*----- Utility macros ----------------------------------------------------*/
242
243 /* --- @SOD_CLASSOF@ --- *
244  *
245  * Arguments:   @p@ = pointer to an instance chain
246  *
247  * Returns:     A pointer to the instance's class, as a @const SodClass *@.
248  */
249
250 #define SOD_CLASSOF(obj) ((const SodClass *)(obj)->_vt->_class)
251
252 /* --- @SOD_INSTBASE@ --- *
253  *
254  * Arguments:   @obj@ = pointer to an instance (i.e., the address of one of
255  *                      its instance chains)
256  *
257  * Returns:     The base address of @obj@'s instance layout, as a @void *@.
258  *
259  * Use:         Finds the base address of an instance.  If you know the
260  *              dynamic class of the object then @SOD_ILAYOUT@ is faster.  If
261  *              you don't, this is the right macro, but your options for
262  *              doing something sensible with the result are limited, mostly
263  *              to simple memory management operations such as freeing or
264  *              zeroizing the instance structure.
265  */
266
267 #define SOD_INSTBASE(obj) ((void *)((char *)(obj) - (obj)->_vt->_base))
268
269 /* --- @SOD_CONVERT@ --- *
270  *
271  * Arguments:   @cls@ = a class type name
272  *              @const void *obj@ = a pointer to an instance
273  *
274  * Returns:     Pointer to appropriate instance ichain, or null if the
275  *              instance isn't of the specified class.
276  *
277  * Use:         This is a simple wrapper around the @sod_convert@, which
278  *              you should see for full details.  It accepts a class type
279  *              name rather than a pointer to a class object, and arranges to
280  *              return a pointer of the correct type.
281  */
282
283 #define SOD_CONVERT(cls, obj) ((cls *)sod_convert(cls##__class, (obj)))
284
285 /* --- @SOD_INIT@ --- *
286  *
287  * Arguments:   @cls@ = a class type name
288  *              @p@ = pointer to storage to initialize
289  *              @keys@ = a @KWARGS(...)@ keyword argument sequence
290  *
291  * Use:         Initializes raw storage as an instance of @cls@.
292  */
293
294 #define SOD_INIT(cls, p, keys) ((cls *)sod_init(cls##__class, (p), keys))
295
296 /* --- @SOD_MAKE@ --- *
297  *
298  * Arguments:   @cls@ = a class type name
299  *              @keys@ = a @KWARGS(...)@ keyword argument sequence
300  *
301  * Use:         Allocates (using @malloc@) eand initializes storage to be an
302  *              instance of @cls@.  Returns a null pointer if allocation
303  *              fails.  Use @sod_destroy@ to release the instance.
304  */
305
306 #define SOD_MAKE(cls, keys) ((cls *)sod_make(cls##__class, keys))
307
308 /* --- @SOD_DECL@ --- *
309  *
310  * Arguments:   @cls@ = a class type name
311  *              @var@ = a variable name
312  *              @keys@ = a @KWARGS(...)@ keyword argument sequence
313  *
314  * Use:         Declare @var@ as a pointer to an initialized instance of
315  *              @cls@ with automatic lifetime.
316  */
317
318 #define SOD_DECL(cls, var, keys)                                        \
319   struct cls##__ilayout var##__layout;                                  \
320   cls *var = (cls *)sod_init(cls##__class, &var##__layout, keys)
321
322 /*----- Functions provided ------------------------------------------------*/
323
324 /* --- @sod_subclassp@ --- *
325  *
326  * Arguments:   @const SodClass *sub, *super@ = pointers to two classes
327  *
328  * Returns:     Nonzero if @c@ is a subclass of @d@.
329  */
330
331 extern int sod_subclassp(const SodClass */*sub*/, const SodClass */*super*/);
332
333 /* --- @sod_convert@ --- *
334  *
335  * Arguments:   @const SodClass *cls@ = desired class object
336  *              @const void *obj@ = pointer to instance
337  *
338  * Returns:     Pointer to appropriate ichain of object, or null if the
339  *              instance isn't of the specified class.
340  *
341  * Use:         General down/cross-casting function.
342  *
343  *              Upcasts can be performed efficiently using the automatically
344  *              generated macros.  In particular, upcasts within a chain are
345  *              trivial; cross-chain upcasts require information from vtables
346  *              but are fairly fast.  This function is rather slower, but is
347  *              much more general.
348  *
349  *              Suppose we have an instance of a class C, referred to by a
350  *              pointer to an instance of one of C's superclasses S.  If T
351  *              is some other superclass of C then this function will return
352  *              a pointer to C suitable for use as an instance of T.  If T
353  *              is not a superclass of C, then the function returns null.
354  *              (If the pointer doesn't point to an instance of some class
355  *              then the behaviour is undefined.)  Note that you don't need
356  *              to know what either C or S actually are.
357  */
358
359 extern void *sod_convert(const SodClass */*cls*/, const void */*obj*/);
360
361 /* --- @sod_init@, @sod_initv@ --- *
362  *
363  * Arguments:   @const SodClass *cls@ = class object for new instance
364  *              @void *p@ = pointer to storage for new instance
365  *              @va_list ap, ...@ = initialization keyword arguments
366  *
367  * Returns:     Pointer to the initialized instance.
368  *
369  * Use:         Initializes an instance in pre-allocated storage, and returns
370  *              a pointer to it.
371  *
372  *              This function will imprint the storage, and then send an
373  *              `initialize' message to the fresh instance containing the
374  *              provided keyword arguments.
375  *
376  *              It's usually convenient to use the macro @SOD_INIT@ rather
377  *              than calling @sod_init@ directly.
378  */
379
380 extern KWCALL void *sod_init(const SodClass */*cls*/, void */*p*/, ...);
381 extern void *sod_initv(const SodClass */*cls*/, void */*p*/, va_list /*ap*/);
382
383 /* --- @sod_make@, @sod_makev@ --- *
384  *
385  * Arguments:   @const SodClass *cls@ = class object for new instance
386  *              @va_list ap, ...@ = initialization keyword arguments
387  *
388  * Returns:     Pointer to the newly-allocated initialized instance, or null.
389  *
390  * Use:         Allocates storage for a new instance, initializes it, and
391  *              returns a pointer to it.  If allocation fails, a null pointer
392  *              is returned instead.
393  *
394  *              This function will allocate the storage using @malloc@, and
395  *              then initialize it as for @sod_init@.
396  *
397  *              It's usually convenient to use the macro @SOD_MAKE@ rather
398  *              than calling @sod_make@ directly.
399  *
400  *              (This function is not available in freestanding environments
401  *              lacking @malloc@ and @free@.)
402  */
403
404 extern KWCALL void *sod_make(const SodClass */*cls*/, ...);
405 extern void *sod_makev(const SodClass */*cls*/, va_list /*ap*/);
406
407 /* --- @sod_teardown@ --- *
408  *
409  * Arguments:   @void *p@ = pointer to an instance to be torn down
410  *
411  * Returns:     Zero if the object is torn down; nonzero if it refused for
412  *              some reason.
413  *
414  * Use:         Invokes the instance's `teardown' method to release any held
415  *              resources.
416  *
417  *              If this function returns nonzero, then the object is still
418  *              active, and may still hold important resources.  This is not
419  *              intended to be a failure condition: failures in teardown are
420  *              usually unrecoverable (or very hard to recover from) and
421  *              should probably cause the program to abort.  A refusal, on
422  *              the other hand, means that the object is still live and
423  *              shouldn't be deallocated, but that this is a normal situation
424  *              and the caller shouldn't worry about it.
425  */
426
427 extern int sod_teardown(void */*p*/);
428
429 /* --- @sod_destroy@ --- *
430  *
431  * Arguments:   @void *p@ = pointer to an instance to be torn down, or null
432  *
433  * Returns:     Zero if the object was freed; nonzero if it refused for some
434  *              reason.
435  *
436  * Use:         Invokes the instance's `teardown' method to release any held
437  *              resources, and then calls @free@ to release the instance's
438  *              storage.  See @sod_teardown@ for details, especially
439  *              regarding the return value's meaning.
440  *
441  *              If @p@ is null, then this function does nothing except
442  *              returns zero.
443  *
444  *              (This function is not available in freestanding environments
445  *              lacking @malloc@ and @free@.)
446  */
447
448 extern int sod_destroy(void */*p*/);
449
450 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/
451
452 #ifdef __cplusplus
453   }
454 #endif
455
456 #endif