chiark / gitweb /
doc/*.tex: Minor source-level reformatting.
[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   \def\x#1{\desclabel{const}{#1}}
505   \x{c-type-bool} \x{c-type-char} \x{c-type-wchar-t} \x{c-type-signed-char}
506   \x{c-type-unsigned-char} \x{c-type-short} \x{c-type-unsigned-short}
507   \x{c-type-int} \x{c-type-unsigned} \x{c-type-long} \x{c-type-unsigned-long}
508   \x{c-type-long-long} \x{c-type-unsigned-long-long} \x{c-type-size-t}
509   \x{c-type-ptrdiff-t} \x{c-type-float} \x{c-type-double}
510   \x{c-type-long-double} \x{c-type-float-imaginary}
511   \x{c-type-double-imaginary} \x{c-type-long-double-imaginary}
512   \x{c-type-float-complex} \x{c-type-double-complex}
513   \x{c-type-long-double-complex} \x{c-type-va-list} \x{c-type-void}
514   A number of symbolic type specifiers for builtin types are predefined as
515   shown in \xref{tab:codegen.c-types.simple}.  These are all defined as if by
516   @|define-simple-c-type|, so can be used to construct qualified types.
517 \end{describe}
518
519 \begin{table}
520   \begin{tabular}[C]{ll}                                           \hlx*{hv}
521     \thd{C type}        & \thd{Specifiers}                      \\ \hlx{vhv}
522     @|void|             & @|void|                               \\ \hlx{v}
523     @|_Bool|            & @|bool|                               \\ \hlx{v}
524     @|char|             & @|char|                               \\ \hlx{}
525     @|wchar_t|          & @|wchar-t|                            \\ \hlx{v}
526     @|signed char|      & @|signed-char|, @|schar|              \\ \hlx{}
527     @|unsigned char|    & @|unsigned-char|, @|uchar|            \\ \hlx{v}
528     @|short|            & @|short|, @|signed-short|, @|short-int|,
529                           @|signed-short-int| @|sshort|         \\ \hlx{}
530     @|unsigned short|   & @|unsigned-short|, @|unsigned-short-int|,
531                           @|ushort|                             \\ \hlx{v}
532     @|int|              & @|int|, @|signed|, @|signed-int|,
533                           @|sint|                               \\ \hlx{}
534     @|unsigned int|     & @|unsigned|, @|unsigned-int|, @|uint| \\ \hlx{v}
535     @|long|             & @|long|, @|signed-long|, @|long-int|,
536                           @|signed-long-int|, @|slong|          \\ \hlx{}
537     @|unsigned long|    & @|unsigned-long|, @|unsigned-long-int|,
538                           @|ulong|                              \\ \hlx{v}
539     @|long long|        & @|long-long|, @|signed-long-long|,
540                           @|long-long-int|,                     \\ \hlx{}
541                         & \qquad @|signed-long-long-int|,
542                           @|llong|, @|sllong|                   \\ \hlx{v}
543     @|unsigned long long|
544                         & @|unsigned-long-long|, @|unsigned-long-long-int|,
545                           @|ullong|                             \\ \hlx{v}
546     @|size_t|           & @|size-t|                             \\ \hlx{}
547     @|ptrdiff_t|        & @|ptrdiff-t|                          \\ \hlx{v}
548     @|float|            & @|float|                              \\ \hlx{}
549     @|double|           & @|double|                             \\ \hlx{}
550     @|long double|      & @|long-double|                        \\ \hlx{v}
551     @|float _Imaginary| & @|float-imaginary|                    \\ \hlx{}
552     @|double _Imaginary|& @|double-imaginary|                   \\ \hlx{}
553     @|long double _Imaginary|
554                         & @|long-double-imaginary|              \\ \hlx{v}
555     @|float _Complex|   & @|float-complex|                      \\ \hlx{}
556     @|double _Complex|  & @|double-complex|                     \\ \hlx{}
557     @|long double _Complex|
558                         & @|long-double-complex|                \\ \hlx{v}
559     @|va_list|          & @|va-list|                            \\ \hlx*{vh}
560   \end{tabular}
561   \caption{Builtin symbolic type specifiers for simple C types}
562   \label{tab:codegen.c-types.simple}
563 \end{table}
564
565 \begin{describe}{fun}
566     {make-simple-type @<name> \&optional @<qualifiers> @> @<c-type>}
567   Return the (unique interned) simple C type object for the C type whose name
568   is @<name> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
569   keywords).
570 \end{describe}
571
572 \begin{describe}{gf}{c-type-name @<c-type> @> @<string>}
573   Returns the name of a @|simple-c-type| instance @<c-type> as an immutable
574   string.
575 \end{describe}
576
577 \begin{describe}{mac}
578     {define-simple-c-type
579        \=@{ @<name> @! (@<name>^+) @}
580          @{ @<string> @! (@<string>^*) @}                     \+\\
581          @[[ @|:export| @<export-flag> @]]
582       \-\nlret @<name>}
583   Define type specifiers for a new simple C type.  Each symbol @<name> is
584   defined as a symbolic type specifier for the (unique interned) simple C
585   type whose name is the value of (the first) @<string>.  Further, each
586   @<name> is defined to be a type operator: the type specifier @|(@<name>
587   @<qualifier>^*)| evaluates to the (unique interned) simple C type whose
588   name is (the first) @<string> and which has the @<qualifiers> (which are
589   evaluated).
590
591   Each of the @<string>s is associated with the resulting type for retrieval
592   by \descref{fun}{find-simple-c-type}.  Furthermore, a variable
593   @|c-type-@<name>| is defined, for the first @<name> only, and initialized
594   with the newly constructed C type object.
595
596   If @<export-flag> is true, then the @|c-type-@<name>| variable name, and
597   all of the @<name>s, are exported from the current package.
598 \end{describe}
599
600 \begin{describe}{fun}
601     {find-simple-c-type @<string> @> @{ @<simple-c-type> @! @|nil| @}}
602   If @<string> is the name of a simple C type, as established by the
603   \descref{mac}{define-simple-c-type}[macro], then return the corresponding
604   @|simple-c-type| object; otherwise, return @|nil|.
605 \end{describe}
606
607 \begin{describe}{cls}{tagged-c-type (qualifiable-c-type)
608     \&key :qualifiers :tag}
609   Provides common behaviour for C tagged types.  A @<tag> is a string
610   containing a C identifier.
611
612   Two tagged types are equal if and only if they have the same class, their
613   @<tag>s are @|string=|, and they have matching qualifiers.  (User-defined
614   subclasses may have additional methods on @|c-type-equal-p| which impose
615   further restrictions.)
616 \end{describe}
617 \begin{boxy}[Bug]
618   Sod maintains distinct namespaces for the three kinds of tagged types.  In
619   C, there is only one namespace for tags which is shared between enums,
620   structs and unions.
621 \end{boxy}
622
623 \begin{describe}{gf}{c-tagged-type-kind @<c-type> @> @<keyword>}
624   Returns a keyword classifying the tagged @<c-type>: one of @|:enum|,
625   @|:struct| or @|:union|.  User-defined subclasses of @|tagged-c-type|
626   should return their own classification symbols.  It is intended that
627   @|(string-downcase (c-tagged-type-kind @<c-type>))| be valid C
628   syntax.\footnote{%
629     Alas, C doesn't provide a syntactic category for these keywords;
630     \Cplusplus\ calls them a @<class-key>.} %
631   There is a method defined for each of the built-in tagged type classes
632   @|c-struct-type|, @|c-union-type| and @|c-enum-type|.
633 \end{describe}
634
635 \begin{describe}{gf}{kind-c-tagged-type @<keyword> @> @<symbol>}
636   This is not quite the inverse of @|c-tagged-type-kind|.  Given a keyword
637   naming a kind of tagged type, return the name of the corresponding C
638   type class as a symbol.
639 \end{describe}
640
641 \begin{describe}{cls}{c-enum-type (tagged-c-type) \&key :qualifiers :tag}
642   Represents a C enumerated type.  An instance denotes the C type @|enum|
643   @<tag>.  See the direct superclass @|tagged-c-type| for details.
644
645   The type specifier @|(enum @<tag> @<qualifier>^*)| returns the (unique
646   interned) enumerated type with the given @<tag> and @<qualifier>s (all
647   evaluated).
648 \end{describe}
649
650 \begin{describe}{fun}
651     {make-enum-type @<tag> \&optional @<qualifiers> @> @<c-enum-type>}
652   Return the (unique interned) C type object for the enumerated C type whose
653   tag is @<tag> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
654   keywords).
655 \end{describe}
656
657 \begin{describe}{cls}{c-struct-type (tagged-c-type) \&key :qualifiers :tag}
658   Represents a C structured type.  An instance denotes the C type @|struct|
659   @<tag>.  See the direct superclass @|tagged-c-type| for details.
660
661   The type specifier @|(struct @<tag> @<qualifier>^*)| returns the (unique
662   interned) structured type with the given @<tag> and @<qualifier>s (all
663   evaluated).
664 \end{describe}
665
666 \begin{describe}{fun}
667     {make-struct-type @<tag> \&optional @<qualifiers> @> @<c-struct-type>}
668   Return the (unique interned) C type object for the structured C type whose
669   tag is @<tag> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
670   keywords).
671 \end{describe}
672
673 \begin{describe}{cls}{c-union-type (tagged-c-type) \&key :qualifiers :tag}
674   Represents a C union type.  An instance denotes the C type @|union|
675   @<tag>.  See the direct superclass @|tagged-c-type|
676   for details.
677
678   The type specifier @|(union @<tag> @<qualifier>^*)| returns the (unique
679   interned) union type with the given @<tag> and @<qualifier>s (all
680   evaluated).
681 \end{describe}
682 \begin{describe}{fun}
683     {make-union-type @<tag> \&optional @<qualifiers> @> @<c-union-type>}
684   Return the (unique interned) C type object for the union C type whose tag
685   is @<tag> (a string) and which has the given @<qualifiers> (a list of
686   keywords).
687 \end{describe}
688
689
690 \subsection{Compound C types} \label{sec:code.c-types.compound}
691
692 Some C types are \emph{compound types}: they're defined in terms of existing
693 types.  The classes which represent compound types implement a common
694 protocol.
695
696 \begin{describe}{gf}{c-type-subtype @<c-type> @> @<subtype>}
697   Returns the underlying type of a compound type @<c-type>.  Precisely what
698   this means depends on the class of @<c-type>.
699 \end{describe}
700
701
702 \subsection{Atomic types} \label{sec:clang.c-types.atomic}
703
704 Atomic types are compound types.  The subtype of an atomic type is simply the
705 underlying type of the object.  Note that, as far as Sod is concerned, atomic
706 types are not the same as atomic-qualified types: you must be consistent
707 about which you use.
708
709 \begin{describe}{cls}
710     {c-atomic-type (qualifiable-c-type) \&key :qualifiers :subtype}
711   Represents an atomic type.  An instance denotes the C type
712   @|_Atomic(@<subtype>)|.
713
714   The @<subtype> may be any C type.\footnote{%
715     C does not permit atomic function or array types.} %
716   Two atomic types are equal if and only if their subtypes are equal and they
717   have matching qualifiers.  It is possible, though probably not useful, to
718   have an atomic-qualified atomic type.
719
720   The type specifier @|(atomic @<type-spec> @<qualifier>^*)| returns a type
721   qualified atomic @<subtype>, where @<subtype> is the type specified by
722   @<type-spec> and the @<qualifier>s are qualifier keywords (which are
723   evaluated).
724 \end{describe}
725
726 \begin{describe}{fun}
727     {make-atomic-type @<c-type> \&optional @<qualifiers> @> @<c-atomic-type>}
728   Return an object describing the type qualified atomic @<subtype>.  If
729   @<subtype> is interned, then the returned atomic type object is interned
730   also.
731 \end{describe}
732
733
734 \subsection{Pointer types} \label{sec:clang.c-types.pointer}
735
736 Pointers are compound types.  The subtype of a pointer type is the type it
737 points to.
738
739 \begin{describe}{cls}
740     {c-pointer-type (qualifiable-c-type) \&key :qualifiers :subtype}
741   Represents a C pointer type.  An instance denotes the C type @<subtype>
742   @|*|@<qualifiers>.
743
744   The @<subtype> may be any C type.  Two pointer types are equal if and only
745   if their subtypes are equal and they have matching qualifiers.
746
747   The type specifier @|(* @<type-spec> @<qualifier>^*)| returns a type
748   qualified pointer-to-@<subtype>, where @<subtype> is the type specified by
749   @<type-spec> and the @<qualifier>s are qualifier keywords (which are
750   evaluated).  The synonyms @|ptr| and @|pointer| may be used in place of the
751   star @`*'.
752
753   The symbol @|string| is a type specifier for the type pointer to
754   characters; the symbol @|const-string| is a type specifier for the type
755   pointer to constant characters.
756 \end{describe}
757
758 \begin{describe}{fun}
759     {make-pointer-type @<c-type> \&optional @<qualifiers>
760       @> @<c-pointer-type>}
761   Return an object describing the type qualified pointer to @<subtype>.
762   If @<subtype> is interned, then the returned pointer type object is
763   interned also.
764 \end{describe}
765
766
767 \subsection{Array types} \label{sec:clang.c-types.array}
768
769 Arrays implement the compound-type protocol.  The subtype of an array type is
770 the array element type.
771
772 \begin{describe}{cls}{c-array-type (c-type) \&key :subtype :dimensions}
773   Represents a multidimensional C array type.  The @<dimensions> are a list
774   of dimension specifiers $d_0$, $d_1$, \ldots, $d_{n-1}$; an instance then
775   denotes the C type @<subtype> @|[$d_0$][$d_1$]$\ldots$[$d_{n-1}$]|.  An
776   individual dimension specifier is either a string containing a C integral
777   constant expression, or nil which is equivalent to an empty string.  Only
778   the first (outermost) dimension $d_0$ should be empty.
779
780   C doesn't actually have multidimensional arrays as a primitive notion;
781   rather, it permits an array (with known extent) to be the element type of
782   an array, which achieves an equivalent effect.  C arrays are stored in
783   row-major order: i.e., if we write down the indices of the elements of an
784   array in order of ascending address, the rightmost index varies fastest;
785   hence, the type constructed is more accurately an array of $d_0$ arrays of
786   $d_1$ of \ldots\ arrays of $d_{n-1}$ elements of type @<subtype>.  We shall
787   continue to abuse terminology and refer to multidimensional arrays.
788
789   The type specifier @|([] @<type-spec> @<dimension>^*)| constructs a
790   multidimensional array with the given @<dimension>s whose elements have the
791   type specified by @<type-spec>.  If no dimensions are given then a
792   single-dimensional array with unspecified extent.  The synonyms @|array|
793   and @|vector| may be used in place of the brackets @`[]'.
794 \end{describe}
795
796 \begin{describe}{fun}
797     {make-array-type @<subtype> @<dimensions> @> @<c-array-type>}
798   Return an object describing the type of arrays with given @<dimensions> and
799   with element type @<subtype> (an instance of @|c-type|).  The @<dimensions>
800   argument is a list whose elements are strings or nil; see the description
801   of the class @|c-array-type| above for details.
802 \end{describe}
803
804 \begin{describe}{gf}{c-array-dimensions @<c-type> @> @<list>}
805   Returns the dimensions of @<c-type>, an array type, as an immutable list.
806 \end{describe}
807
808
809 \subsection{Function types} \label{sec:clang.c-types.fun}
810
811 Function types implement the compound-type protocol.  The subtype of a
812 function type is the type of the function's return value.
813
814 \begin{describe}{cls}{argument}
815   Represents an ordinary function argument.
816 \end{describe}
817
818 \begin{describe}{fun}{argumentp @<value> @> @<generalized-boolean>}
819   Decide whether @<value> is an @<argument> object: if so, return non-nil; if
820   not return nil.
821 \end{describe}
822
823 \begin{describe}{fun}
824     {make-argument @<name> @<c-type> \&optional @<default> @> @<argument>}
825   Construct and a return a new @<argument> object.  The argument has type
826   @<c-type>, which must be a @|c-type| object, and is named @<name>.
827
828   The @<name> may be nil to indicate that the argument has no name: in this
829   case the argument will be formatted as an abstract declarator, which is not
830   suitable for function definitions.  If @<name> is not nil, then the
831   @<name>'s print representation, with @|*print-escape*| nil, is used as the
832   argument name.
833
834   A @<default> may be supplied.  If the argument is used in a
835   keyword-argument list (e.g., in a \descref{cls}{c-keyword-function-type}
836   [object]), and the @<default> value is provided and non-nil, then its
837   (unescaped) printed representation is used to provide a default value if
838   the keyword argument is not supplied by the caller.
839 \end{describe}
840
841 \begin{describe*}
842     {\dhead{fun}{argument-name @<argument> @> @<name>}
843      \dhead{fun}{argument-type @<argument> @> @<c-type>}
844      \dhead{fun}{argument-default @<argument> @> @<default>}}
845   Accessor functions for @|argument| objects.  They return the appropriate
846   component of the object, as set by to @|make-argument|.  The @<default> is
847   nil if no default was provided to @|make-argument|.
848 \end{describe*}
849
850 \begin{describe}{gf}
851     {commentify-argument-name @<name> @> @<commentified-name>}
852   Convert the argument name @<name> so that it's suitable to declare the
853   function in a header file.
854
855   Robust header files shouldn't include literal argument names in
856   declarations of functions or function types, since this restricts the
857   including file from defining such names as macros.  This generic function
858   is used to convert names into a safe form.
859
860   \begin{describe}{meth}{null}
861       {commentify-argument-name (@<name> null) @> nil}
862     Returns nil: if the argument name is already omitted, it's safe for use
863     in a header file.
864   \end{describe}
865   \begin{describe}{meth}{t}
866       {commentify-argument-name (@<name> t) @> @<string>}
867     Returns the print form of @<name> wrapped in a C comment, as
868     @`/*@<name>*/'.
869   \end{describe}
870 \end{describe}
871
872 \begin{describe}{fun}
873     {commentify-argument-names @<arguments> @> @<commentified-arguments>}
874   Convert the @<arguments> list so that it's suitable for use in a header
875   file.
876
877   The @<arguments> list should be a list whose items are @|argument| objects
878   or the keyword @|:ellipsis|.  The return value is a list constructed as
879   follows.  For each @|argument| object in the input list, there is a
880   corresponding @|argument| object in the returned list, with the same type,
881   and whose name is the result of @|commentify-argument-name| applied to the
882   input argument name; an @|:ellipsis| in the input list is passed through
883   unchanged.
884 \end{describe}
885
886 \begin{describe}{cls}{c-function-type (c-type) \&key :subtype :arguments}
887   Represents C function types.  An instance denotes the type of a C
888   function which accepts the @<arguments> and returns @<subtype>.
889
890   The @<arguments> are a possibly empty list.  All but the last element of
891   the list must be @|argument| objects; the final element may instead be the
892   keyword @|:ellipsis|, which denotes a variable argument list.
893
894   An @<arguments> list consisting of a single argument with type @|void| is
895   converted into an empty list.  On output as C code, an empty argument list
896   is written as @|void|.  It is not possible to represent a pre-ANSI C
897   function without prototypes.
898
899   Two function types are considered to be the same if their return types are
900   the same, and their argument lists consist of arguments with the same type,
901   in the same order, and either both or neither argument list ends with
902   @|:ellipsis|; argument names are not compared.
903
904   The type specifier
905   \begin{prog}
906     (fun @<return-type>
907          @{ (@<arg-name> @<arg-type>) @}^*
908          @[:ellipsis @! . @<form>@])
909   \end{prog}
910   constructs a function type.  The function has the subtype @<return-type>.
911   The remaining items in the type-specifier list are used to construct the
912   argument list.  The argument items are a possibly improper list, beginning
913   with zero or more \emph{explicit arguments}: two-item
914   @<arg-name>/@<arg-type> lists.  For each such list, an @|argument| object
915   is constructed with the given name (evaluated) and type.  Following the
916   explicit arguments, there may be
917   \begin{itemize}
918   \item nothing, in which case the function's argument list consists only of
919     the explicit arguments;
920   \item the keyword @|:ellipsis|, as the final item in the type-specifier
921     list, indicating a variable argument list may follow the explicit
922     arguments; or
923   \item a possibly-improper list tail, beginning with an atom either as a
924     list item or as the final list cdr, indicating that the entire list tail
925     is a Lisp expression which is to be evaluated to compute the remaining
926     arguments.
927   \end{itemize}
928   A tail expression may return a list of @|argument| objects, optionally
929   followed by an @|:ellipsis|.
930
931   For example,
932   \begin{prog}
933     (c-type (fun \=(lisp (c-type-subtype other-func))         \+\\
934                    ("first" int) . (c-function-arguments other-func))
935   \end{prog}
936   evaluates to a function type like @|other-func|, only with an additional
937   argument of type @|int| added to the front of its argument list.  This
938   could also have been written
939   \begin{prog}
940     (let (\=(args (c-function-arguments other-func))          \+\\
941             (ret (c-type-subtype other-func)))                \-\\ \ind
942       (c-type (fun \=(lisp ret) ("first" int) . args)
943   \end{prog}
944 \end{describe}
945
946 \begin{describe}{cls}
947     {c-keyword-function-type (c-function-type)
948       \&key :subtype :arguments :keywords}
949   Represents `functions' which accept keyword arguments.  Of course, actual C
950   functions can't accept keyword arguments directly, but this type is useful
951   for describing messages and methods which deal with keyword arguments.
952
953   An instance denotes the type of C function which accepts the position
954   argument list @<arguments>, and keyword arguments from the @<keywords>
955   list, and returns @<subtype>.  Either or both of the @<arguments> and
956   @<keywords> lists may be empty.  (It is important to note the distinction
957   between a function which doesn't accept keyword arguments, and one which
958   does but for which no keyword arguments are defined.  In particular, the
959   latter function can be changed later to accept a keyword argument without
960   breaking compatibility with old code.)  The @<arguments> and @<keywords>
961   lists must \emph{not} contain @|:ellipsis| markers: a function can accept
962   keywords, or a variable-length argument tail, but not both.
963
964   Keyword arguments may (but need not) have a \emph{default value} which is
965   supplied to the function body if the keyword is omitted.
966
967   Keyword functions are never considered to be the same as ordinary
968   functions.  Two keyword function types are considered to be the same if
969   their return types are the same, and their positional argument lists
970   consist of arguments with the same type, in the same order: the keyword
971   arguments accepted by the functions is not significant.
972
973   Keyword functions are constructed using an extended version of the @|fun|
974   specifier used for ordinary C function types.  The extended syntax is as
975   follows.
976   \begin{prog}
977     (fun \=@<return-type>
978            @{ (@<arg-name> @<arg-type>) @}^*                  \+\\
979            @{ \=:keys @{ (@<kw-name> @<kw-type> @[@<kw-default>@]) @}^*
980                    @[. @<form>@] @!                           \+\\
981                  . @<form> @}
982   \end{prog}
983   where either the symbol @|:keys| appears literally in the specifier, or the
984   @<form> evaluates to a list containing the symbol @|:keys|.  (If neither of
985   these circumstances obtains, then the specifier constructs an ordinary
986   function type.)
987
988   See the description of \descref{cls}{c-function-type} for how a trailing
989   @<form> is handled.
990
991   The list of @<arg-name>s and @<arg-type>s describes the positional
992   arguments.  The list of @<kw-name>s, @<kw-type>s and @<kw-defaults>s
993   describes the keyword arguments.
994 \end{describe}
995
996 \begin{describe}{fun}
997     {make-function-type @<subtype> @<arguments> @> @<c-function-type>}
998   Construct and return a new function type, returning @<subtype> and
999   accepting the @<arguments>.
1000
1001   If the @<arguments> list contains a @|:keys| marker, then a
1002   \descref{cls}{c-keyword-function-type}[object] is returned: those arguments
1003   preceding the @|:keys| marker form the positional argument list, and those
1004   following the marker form the list of keyword arguments.
1005 \end{describe}
1006
1007 \begin{describe}{fun}
1008     {make-keyword-function-type @<subtype> @<arguments> @<keywords>
1009       \nlret @<c-keyword-function-type>}
1010   Construct and return a new keyword-function type, returning @<subtype> and
1011   accepting the @<arguments> and @<keywords>.
1012 \end{describe}
1013
1014 \begin{describe}{gf}
1015     {c-function-arguments @<c-function-type> @> @<arguments>}
1016   Return the arguments list of the @<c-function-type>.
1017 \end{describe}
1018
1019 \begin{describe}{fun}
1020     {commentify-function-type @<c-function-type> @> @<commentified-c-type>}
1021   Return a commentified version of the @<c-function-type>.
1022
1023   The returned type has the same subtype as the given type, and the argument
1024   list of the returned type is the result of applying
1025   @|commentify-argument-names| to the argument list of the given type.
1026 \end{describe}
1027
1028 \begin{describe}{fun}{reify-variable-argument-tail @<arguments> @> @<list>}
1029   If the @<argument> list contains an @|:ellipsis| marker, then replace it
1030   with a @|va_list|.  The name for the new argument, if any, is taken from
1031   the \descref{var}{*sod-ap*}[variable].  The new list is returned; the
1032   original list is not modified, but may share structure with the new list.
1033 \end{describe}
1034
1035 \begin{describe}{fun}
1036     {merge-keyword-lists @<what-function> @<lists> @> @<list>}
1037   Merge a number of keyword-argument lists together and return the result.
1038
1039   The @<what-function> is either nil or a function designator; see below.
1040
1041   The @<lists> parameter is a list consisting of a number of
1042   @|(@<report-function> . @<args>)| pairs: in each pair, @<report-function>
1043   is either nil or a function designator, and @<args> is a list of
1044   \descref{cls}{argument} objects.
1045
1046   The resulting list contains exactly one argument for each distinct argument
1047   name appearing in the input @<lists>; this argument will contain the
1048   default value from the earliest occurrence in the input @<lists> of an
1049   argument with that name.
1050
1051   If the same name appears multiple times with different types, a continuable
1052   error will be signalled, and one of the conflicting argument types will be
1053   chosen arbitrarily.  The @<what-function> will be called to establish
1054   information which will be reported to the user.  It will be called with no
1055   arguments and is expected to return two values:
1056   \begin{itemize}
1057   \item a file location @<floc> or other object acceptable to
1058     \descref{gf}{file-location}, to be used as the location of the main
1059     error; and
1060   \item an object @<what>, whose printed representation should be a noun
1061     phrase describing the object for which the argument lists are being
1062     combined.
1063   \end{itemize}
1064   The phrasing of the error message is `type mismatch in @<what>'.  Either,
1065   or both, of @<floc> and @<what> may be nil, though this is considered poor
1066   practice; if @<what-function> is nil, this is equivalent to a function
1067   which returns two nil values.  Following the error, the @<report-function>s
1068   for the @<args> lists containing the conflicting argument objects are
1069   called, in an arbitrary order, with a single argument which is the
1070   offending @|argument| object; the function is expected to issue information
1071   messages (see \descref{fun}{info}) to give more detail for diagnosing the
1072   conflict.  If a @<report-function> is nil, then nothing happens; this is
1073   considered poor practice.
1074 \end{describe}
1075
1076 \begin{describe}{fun}
1077     {pprint-c-function-type @<return-type> @<stream>
1078                             @<print-args> @<print-kernel>}
1079   Provides the top-level structure for printing C function types.
1080
1081   Output is written to @<stream> to describe a function type returning
1082   @<return-type>, whose declarator kernel (containing the name, and any
1083   further type operands) will be printed by @<print-kernel>, and whose
1084   arguments, if any, will be printed by @<print-args>.
1085
1086   The @<print-kernel> function is a standard kernel-printing function
1087   following the \descref{gf}{pprint-c-type}[protocol].
1088
1089   The @<print-args> function is given a single argument, which is the
1090   @<stream> to print on.  It should not print the surrounding parentheses.
1091
1092   The output written to @<stream> looks approximately like
1093   \begin{prog}
1094     @<return-type> @<kernel>(@<args>)
1095   \end{prog}
1096 \end{describe}
1097
1098 \begin{describe}{fun}{pprint-argument-list @<args> @<stream> @> @<flag>}
1099   Print an argument list to @<stream>.
1100
1101   The @<args> is a list of \descref{cls}{argument}[objects], optionally
1102   containing an @|:ellipsis| marker.  The function returns true if any
1103   arguments were actually printed.
1104 \end{describe}
1105
1106
1107 \subsection{Parsing C types} \label{sec:clang.c-types.parsing}
1108
1109 \begin{describe}{fun}
1110     {parse-c-type @<scanner>
1111       @> @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1112 \end{describe}
1113
1114 \begin{describe}{fun}
1115     {parse-declarator @<scanner> @<base-type> \&key :kernel :abstractp
1116       \nlret @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1117 \end{describe}
1118
1119
1120 \subsection{Class types} \label{sec:clang.c-types.class}
1121
1122 \begin{describe}{cls}
1123     {c-class-type (simple-c-type) \&key :class :tag :qualifiers :name}
1124 \end{describe}
1125
1126 \begin{describe*}
1127     {\dhead{gf}{c-type-class @<class-type> @> @<class>}
1128      \dhead{gf}{setf (c-type-class @<class-type>) @<class>}}
1129 \end{describe*}
1130
1131 \begin{describe}{fun}{find-class-type @<name> @> @<class-type-or-nil>}
1132 \end{describe}
1133
1134 \begin{describe}{fun}
1135     {make-class-type @<name> \&optional @<qualifiers> @> @<class-type>}
1136 \end{describe}
1137
1138 \begin{describe}{fun}{find-sod-class @<name> @> @<class>}
1139 \end{describe}
1140
1141 \begin{describe}{fun}{record-sod-class @<class>}
1142 \end{describe}
1143
1144 %%%--------------------------------------------------------------------------
1145 \section{Generating C code} \label{sec:clang.codegen}
1146
1147 This section deals with Sod's facilities for constructing and manipulating C
1148 expressions, declarations, instructions and definitions.
1149
1150
1151 \subsection{Temporary names} \label{sec:clang.codegen.temporaries}
1152
1153 Many C-level objects, especially ones with external linkage or inclusion in a
1154 header file, are assigned names which are simple strings, perhaps fixed ones,
1155 perhaps constructed.  Other objects don't need meaningful names, and
1156 suitably unique constructed names would be tedious and most likely rather
1157 opaque.  Therefore Sod has an ability to construct \emph{temporary names}.
1158
1159 These aren't temporary in the sense that they name C objects which have
1160 limited lifetimes at runtime.  Rather, the idea is that the names be
1161 significant only to small pieces of Lisp code, which will soon forget about
1162 them.
1163
1164 \subsubsection{The temporary name protocol}
1165 Temporary names are represented by objects which implement a simple protocol.
1166
1167 \begin{describe}{gf}{format-temporary-name @<var> @<stream>}
1168 \end{describe}
1169
1170 \begin{describe*}
1171     {\dhead{gf}{var-in-use-p @<var> @> @<generalized-boolean>}
1172      \dhead{gf}{setf (var-in-use-p @<var>) @<generalized-boolean>}}
1173 \end{describe*}
1174
1175 \subsubsection{Temporary name objects}
1176
1177 \begin{describe}{cls}{temporary-name () \&key :tag}
1178   A temporary name object.  This is the root of a small collection of
1179   subclasses, but is also usable on its own.
1180 \end{describe}
1181
1182 \begin{describe}{meth}{temporary-name}
1183     {commentify-argument-name (@<name> temporary-name) @> nil}
1184 \end{describe}
1185
1186 \begin{table}
1187   \begin{tabular}[C]{*2{>{\codeface}l}}                            \hlx*{hv}
1188     \thd{\textbf{Class}} & \thd{\textbf{Name format}}           \\ \hlx{vhv}
1189     temporary-name              & @<tag>                        \\
1190     temporary-argument          & sod__a@<tag>                  \\
1191     temporary-function          & sod__f@<tag>                  \\
1192     temporary-variable          & sod__v@<tag>                  \\ \hlx*{vh}
1193   \end{tabular}
1194   \caption{Temporary name formats}
1195   \label{tab:codegen.codegen.temps-format}
1196 \end{table}
1197
1198 \begin{describe}{cls}{temporary-argument (temporary-name) \&key :tag}
1199 \end{describe}
1200
1201 \begin{describe}{cls}{temporary-function (temporary-name) \&key :tag}
1202 \end{describe}
1203
1204 \begin{describe}{fun}{temporary-function @> @<name>}
1205 \end{describe}
1206
1207 \begin{describe}{cls}
1208     {temporary-variable (temporary-name) \&key :tag :in-use-p}
1209 \end{describe}
1210
1211 \subsubsection{Well-known `temporary' names}
1212
1213 \begin{table}
1214   \def\x#1{\desclabel{var}{#1}}
1215   \x{*sod-ap*} \x{*sod-master-ap*} \x{*null-pointer*}
1216   \begin{tabular}[C]{*2{>{\codeface}l}}                            \hlx*{hv}
1217     \thd{\textbf{Variable}} & \thd{\textbf{Name format}}        \\ \hlx{vhv}
1218     {}*sod-ap*                  & sod__ap                       \\
1219     {}*sod-master-ap*           & sod__master_ap                \\
1220     {}*null-pointer*            & NULL                          \\ \hlx*{vh}
1221   \end{tabular}
1222   \caption{Well-known temporary names}
1223   \label{tab:codegen.codegen.well-known-temps}
1224 \end{table}
1225
1226
1227 \subsection{Instructions} \label{sec:clang.codegen.insts}
1228
1229 \begin{describe}{cls}{inst () \&key}
1230 \end{describe}
1231
1232 \begin{describe}{gf}{inst-metric @<inst>}
1233 \end{describe}
1234
1235 \begin{describe}{mac}
1236     {definst @<code> (@<streamvar> \&key @<export>) (@<arg>^*)  \\ \ind
1237       @[[ @<declaration>^* @! @<doc-string> @]]                 \\
1238       @<form>^*
1239      \-\nlret @<code>}
1240 \end{describe}
1241
1242 \begin{describe}{mac}
1243     {format-compound-statement
1244         (@<stream> @<child> \&optional @<morep>)                \\ \ind
1245       @<declaration>^*                                          \\
1246       @<form>^*}
1247 \end{describe}
1248
1249 \begin{describe}{fun}
1250     {format-banner-comment @<stream> @<control> \&rest @<args>}
1251 \end{describe}
1252
1253 \begin{table}
1254   \begin{tabular}[C]{ll>{\codeface}l}                              \hlx*{hv}
1255     \thd{Class name} &
1256     \thd{Arguments} &
1257     \thd{Output format}                                         \\ \hlx{vhv}
1258     @|var|      & @<name> @<type> @|\&optional| @<init>
1259                                            & @<type> @<name> @[= @<init>@];
1260                                                                 \\ \hlx{v}
1261     @|set|      & @<var> @<expr>           & @<var> = @<expr>;  \\ \hlx{v}
1262     @|update|   & @<var> @<op> @<expr>     & @<var> @<op>= @<expr>;
1263                                                                 \\ \hlx{v}
1264     @|cond|     & @<cond> @<conseq> @<alt> & @<cond> ? @<conseq> : @<alt>
1265                                                                 \\ \hlx{v}
1266     @|return|   & @<expr>                  & return @[@<expr>@];
1267                                                                 \\ \hlx{v}
1268     @|break|    & ---                      & break;             \\ \hlx{v}
1269     @|continue| & ---                      & continue;          \\ \hlx{v}
1270     @|expr|     & @<expr>                  & @<expr>;           \\ \hlx{v}
1271     @|call|     & @<func> @|\&rest| @<args>
1272                                            & @<func>(@<arg>_1,
1273                                                      $\ldots$,
1274                                                      @<arg>_n)  \\ \hlx{v}
1275     @|banner|   & @<control> @|\&rest| @<args>
1276                                            & /* @<banner> */    \\ \hlx{vhv}
1277     @|block|    & @<decls> @<body>         & \{ @[@<decls>@] @<body> \}
1278                                                                 \\ \hlx{v}
1279     @|if|       & @<cond> @<conseq> @|\&optional| @<alt>
1280                                            & if (@<cond>) @<conseq>
1281                                              @[else @<alt>@]    \\ \hlx{v}
1282     @|for|      & @<init> @<cond> @<update> @<body> &
1283       for (@<init>; @<cond>; @<update>) @<body>                 \\ \hlx{v}
1284     @|while|    & @<cond> @<body>          & while (@<cond>) @<body>
1285                                                                 \\ \hlx{v}
1286     @|do-while| & @<body> @<cond>          & do @<body> while (@<cond>);
1287                                                                 \\ \hlx{v}
1288     @|function| &
1289       \vtop{\hbox{\strut @<name> @<type> @<body>}
1290             \hbox{\strut \quad @|\&optional @<banner>|}
1291             \hbox{\strut \quad @|\&rest| @<banner-args>}} &
1292       \vtop{\hbox{\strut @[/* @<banner> */@]}
1293             \hbox{\strut @<type>_0 @<name>(@<type>_1 @<arg>_1, $\ldots$,
1294                                            @<type>_n @<arg>_n @[, \dots@])}
1295             \hbox{\strut \quad @<body>}}                        \\ \hlx*{vh}
1296   \end{tabular}
1297   \caption{Instruction classes}
1298   \label{tab:codegen.codegen.insts}
1299 \end{table}
1300
1301 \begin{describe*}
1302     {\dhead*{cls}{@<code>-inst (inst) \&key \dots}
1303      \dhead*{fn}{make-@<code>-inst \dots}
1304      \dhead*{gf}{inst-@<slot> @<inst> @> @<value>}}
1305   \def\instclass#1#2#3{%
1306     #1{cls}{#3-inst}[#2]%
1307     #1{fun}{make-#3-inst}[#2]%
1308   }
1309   \def\instslot#1#2#3{#1{gf}{inst-#3}[#2]}
1310   \def\makelabels#1#2{%
1311     \def\x{\instclass{#1}{#2}}
1312       \x{var} \x{set} \x{update} \x{cond} \x{return} \x{break} \x{continue}
1313       \x{expr} \x{call} \x{banner} \x{block} \x{if} \x{for} \x{while}
1314       \x{do-while} \x{function}
1315     \def\x{\instslot{#1}{#2}}
1316       \x{name} \x{type} \x{init} \x{var} \x{expr} \x{op} \x{cond} \x{conseq}
1317       \x{alt} \x{func} \x{args} \x{control} \x{decls} \x{body} \x{update}
1318       \x{banner} \x{banner-args}
1319   }
1320   \makelabels{\desclabel}{|(}
1321
1322   Sod provides a number of built-in instruction types generated by
1323   \descref{mac}{definst}: see \xref{tab:codegen.codegen.insts}.
1324
1325   \makelabels{\descindex}{|)}
1326 \end{describe*}
1327
1328
1329 \subsection{Code generation} \label{sec:clang.codegen.codegen}
1330
1331 \begin{describe}{gf}{codegen-functions @<codegen> @> @<list>}
1332 \end{describe}
1333
1334 \begin{describe}{gf}
1335     {ensure-var @<codegen> @<name> @<type> \&optional @<init>}
1336 \end{describe}
1337
1338 \begin{describe}{gf}{emit-inst @<codegen> @<inst>}
1339 \end{describe}
1340
1341 \begin{describe}{gf}{emit-insts @<codegen> @<insts>}
1342 \end{describe}
1343
1344 \begin{describe}{gf}{emit-decl @<codegen> @<decl>}
1345 \end{describe}
1346
1347 \begin{describe}{gf}{emit-decls @<codegen> @<decls>}
1348 \end{describe}
1349
1350 \begin{describe}{fun}{emit-banner @<codegen> @<control> \&rest @<args>}
1351 \end{describe}
1352
1353 \begin{describe}{gf}{codegen-push @<codegen>}
1354 \end{describe}
1355
1356 \begin{describe}{gf}{codegen-pop @<codegen> @> @<decls> @<insts>}
1357 \end{describe}
1358
1359 \begin{describe}{gf}{codegen-pop-block @<codegen> @> @<block-inst>}
1360 \end{describe}
1361
1362 \begin{describe}{gf}
1363     {codegen-pop-function @<codegen> @<name> @<type> @> @<name>}
1364 \end{describe}
1365
1366 \begin{describe}{gf}{codegen-add-function @<codegen> @<function>}
1367 \end{describe}
1368
1369 \begin{describe}{fun}
1370     {codegen-build-function @<codegen> @<name> @<type> @<vars> @<insts>
1371       @> @<name>}
1372 \end{describe}
1373
1374 \begin{describe}{gf}{temporary-var @<codegen> @<type> @> @<name>}
1375 \end{describe}
1376
1377 \begin{describe}{mac}
1378     {with-temporary-var (@<codegen> @<var> @<type>)             \\ \ind
1379       @<declaration>^*                                          \\
1380       @<form>^*
1381      \-\nlret @<value>^*}
1382 \end{describe}
1383
1384 \begin{describe}{fun}{deliver-expr @<codegen> @<target> @<expr>}
1385 \end{describe}
1386
1387 \begin{describe}{fun}
1388     {deliver-call @<codegen> @<target> @<func> \&rest @<args>}
1389 \end{describe}
1390
1391 \begin{describe}{fun}{convert-stmts @<codegen> @<target> @<type> @<func>}
1392 \end{describe}
1393
1394 \begin{describe}{cls}{codegen () \&key :vars :insts (:temp-index 0)}
1395 \end{describe}
1396
1397 %%%--------------------------------------------------------------------------
1398 \section{Literal C code fragments} \label{sec:clang.fragment}
1399
1400 \begin{describe}{cls}{c-fragment () \&key :location :text}
1401 \end{describe}
1402
1403 \begin{describe}{gf}{c-fragment-text @<fragment> @> @<string>}
1404 \end{describe}
1405
1406 \begin{describe}{fun}
1407     {scan-c-fragment @<scanner> @<end-chars>
1408       @> @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1409 \end{describe}
1410
1411 \begin{describe}{fun}
1412     {parse-delimited-fragment @<scanner> @<begin> @<end> \&key :keep-end
1413       \nlret @<result> @<success-flag> @<consumed-flag>}
1414 \end{describe}
1415
1416 %%%----- That's all, folks --------------------------------------------------
1417
1418 %%% Local variables:
1419 %%% mode: LaTeX
1420 %%% TeX-master: "sod.tex"
1421 %%% TeX-PDF-mode: t
1422 %%% End: