* frags.h (frag_room): Declare.
[external/binutils.git] / gas / doc / internals.texi
1 \input texinfo
2 @c  Copyright 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000,
3 @c  2001, 2002, 2003
4 @c  Free Software Foundation, Inc.
5 @setfilename internals.info
6 @node Top
7 @top Assembler Internals
8 @raisesections
9 @cindex internals
10
11 This chapter describes the internals of the assembler.  It is incomplete, but
12 it may help a bit.
13
14 This chapter is not updated regularly, and it may be out of date.
15
16 @menu
17 * GAS versions::        GAS versions
18 * Data types::          Data types
19 * GAS processing::      What GAS does when it runs
20 * Porting GAS::         Porting GAS
21 * Relaxation::          Relaxation
22 * Broken words::        Broken words
23 * Internal functions::  Internal functions
24 * Test suite::          Test suite
25 @end menu
26
27 @node GAS versions
28 @section GAS versions
29
30 GAS has acquired layers of code over time.  The original GAS only supported the
31 a.out object file format, with three sections.  Support for multiple sections
32 has been added in two different ways.
33
34 The preferred approach is to use the version of GAS created when the symbol
35 @code{BFD_ASSEMBLER} is defined.  The other versions of GAS are documented for
36 historical purposes, and to help anybody who has to debug code written for
37 them.
38
39 The type @code{segT} is used to represent a section in code which must work
40 with all versions of GAS.
41
42 @menu
43 * Original GAS::        Original GAS version
44 * MANY_SEGMENTS::       MANY_SEGMENTS gas version
45 * BFD_ASSEMBLER::       BFD_ASSEMBLER gas version
46 @end menu
47
48 @node Original GAS
49 @subsection Original GAS
50
51 The original GAS only supported the a.out object file format with three
52 sections: @samp{.text}, @samp{.data}, and @samp{.bss}.  This is the version of
53 GAS that is compiled if neither @code{BFD_ASSEMBLER} nor @code{MANY_SEGMENTS}
54 is defined.  This version of GAS is still used for the m68k-aout target, and
55 perhaps others.
56
57 This version of GAS should not be used for any new development.
58
59 There is still code that is specific to this version of GAS, notably in
60 @file{write.c}.  There is no way for this code to loop through all the
61 sections; it simply looks at global variables like @code{text_frag_root} and
62 @code{data_frag_root}.
63
64 The type @code{segT} is an enum.
65
66 @node MANY_SEGMENTS
67 @subsection MANY_SEGMENTS gas version
68 @cindex MANY_SEGMENTS
69
70 The @code{MANY_SEGMENTS} version of gas is only used for COFF.  It uses the BFD
71 library, but it writes out all the data itself using @code{bfd_write}.  This
72 version of gas supports up to 40 normal sections.  The section names are stored
73 in the @code{seg_name} array.  Other information is stored in the
74 @code{segment_info} array.
75
76 The type @code{segT} is an enum.  Code that wants to examine all the sections
77 can use a @code{segT} variable as loop index from @code{SEG_E0} up to but not
78 including @code{SEG_UNKNOWN}.
79
80 Most of the code specific to this version of GAS is in the file
81 @file{config/obj-coff.c}, in the portion of that file that is compiled when
82 @code{BFD_ASSEMBLER} is not defined.
83
84 This version of GAS is still used for several COFF targets.
85
86 @node BFD_ASSEMBLER
87 @subsection BFD_ASSEMBLER gas version
88 @cindex BFD_ASSEMBLER
89
90 The preferred version of GAS is the @code{BFD_ASSEMBLER} version.  In this
91 version of GAS, the output file is a normal BFD, and the BFD routines are used
92 to generate the output.
93
94 @code{BFD_ASSEMBLER} will automatically be used for certain targets, including
95 those that use the ELF, ECOFF, and SOM object file formats, and also all Alpha,
96 MIPS, PowerPC, and SPARC targets.  You can force the use of
97 @code{BFD_ASSEMBLER} for other targets with the configure option
98 @samp{--enable-bfd-assembler}; however, it has not been tested for many
99 targets, and can not be assumed to work.
100
101 @node Data types
102 @section Data types
103 @cindex internals, data types
104
105 This section describes some fundamental GAS data types.
106
107 @menu
108 * Symbols::             The symbolS structure
109 * Expressions::         The expressionS structure
110 * Fixups::              The fixS structure
111 * Frags::               The fragS structure
112 @end menu
113
114 @node Symbols
115 @subsection Symbols
116 @cindex internals, symbols
117 @cindex symbols, internal
118 @cindex symbolS structure
119
120 The definition for the symbol structure, @code{symbolS}, is located in
121 @file{struc-symbol.h}.
122
123 In general, the fields of this structure may not be referred to directly.
124 Instead, you must use one of the accessor functions defined in @file{symbol.h}.
125 These accessor functions should work for any GAS version.
126
127 Symbol structures contain the following fields:
128
129 @table @code
130 @item sy_value
131 This is an @code{expressionS} that describes the value of the symbol.  It might
132 refer to one or more other symbols; if so, its true value may not be known
133 until @code{resolve_symbol_value} is called with @var{finalize_syms} non-zero
134 in @code{write_object_file}.
135
136 The expression is often simply a constant.  Before @code{resolve_symbol_value}
137 is called with @var{finalize_syms} set, the value is the offset from the frag
138 (@pxref{Frags}).  Afterward, the frag address has been added in.
139
140 @item sy_resolved
141 This field is non-zero if the symbol's value has been completely resolved.  It
142 is used during the final pass over the symbol table.
143
144 @item sy_resolving
145 This field is used to detect loops while resolving the symbol's value.
146
147 @item sy_used_in_reloc
148 This field is non-zero if the symbol is used by a relocation entry.  If a local
149 symbol is used in a relocation entry, it must be possible to redirect those
150 relocations to other symbols, or this symbol cannot be removed from the final
151 symbol list.
152
153 @item sy_next
154 @itemx sy_previous
155 These pointers to other @code{symbolS} structures describe a singly or doubly
156 linked list.  (If @code{SYMBOLS_NEED_BACKPOINTERS} is not defined, the
157 @code{sy_previous} field will be omitted; @code{SYMBOLS_NEED_BACKPOINTERS} is
158 always defined if @code{BFD_ASSEMBLER}.)  These fields should be accessed with
159 the @code{symbol_next} and @code{symbol_previous} macros.
160
161 @item sy_frag
162 This points to the frag (@pxref{Frags}) that this symbol is attached to.
163
164 @item sy_used
165 Whether the symbol is used as an operand or in an expression.  Note: Not all of
166 the backends keep this information accurate; backends which use this bit are
167 responsible for setting it when a symbol is used in backend routines.
168
169 @item sy_mri_common
170 Whether the symbol is an MRI common symbol created by the @code{COMMON}
171 pseudo-op when assembling in MRI mode.
172
173 @item bsym
174 If @code{BFD_ASSEMBLER} is defined, this points to the BFD @code{asymbol} that
175 will be used in writing the object file.
176
177 @item sy_name_offset
178 (Only used if @code{BFD_ASSEMBLER} is not defined.)  This is the position of
179 the symbol's name in the string table of the object file.  On some formats,
180 this will start at position 4, with position 0 reserved for unnamed symbols.
181 This field is not used until @code{write_object_file} is called.
182
183 @item sy_symbol
184 (Only used if @code{BFD_ASSEMBLER} is not defined.)  This is the
185 format-specific symbol structure, as it would be written into the object file.
186
187 @item sy_number
188 (Only used if @code{BFD_ASSEMBLER} is not defined.)  This is a 24-bit symbol
189 number, for use in constructing relocation table entries.
190
191 @item sy_obj
192 This format-specific data is of type @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE}.  If no macro by
193 that name is defined in @file{obj-format.h}, this field is not defined.
194
195 @item sy_tc
196 This processor-specific data is of type @code{TC_SYMFIELD_TYPE}.  If no macro
197 by that name is defined in @file{targ-cpu.h}, this field is not defined.
198
199 @end table
200
201 Here is a description of the accessor functions.  These should be used rather
202 than referring to the fields of @code{symbolS} directly.
203
204 @table @code
205 @item S_SET_VALUE
206 @cindex S_SET_VALUE
207 Set the symbol's value.
208
209 @item S_GET_VALUE
210 @cindex S_GET_VALUE
211 Get the symbol's value.  This will cause @code{resolve_symbol_value} to be
212 called if necessary.
213
214 @item S_SET_SEGMENT
215 @cindex S_SET_SEGMENT
216 Set the section of the symbol.
217
218 @item S_GET_SEGMENT
219 @cindex S_GET_SEGMENT
220 Get the symbol's section.
221
222 @item S_GET_NAME
223 @cindex S_GET_NAME
224 Get the name of the symbol.
225
226 @item S_SET_NAME
227 @cindex S_SET_NAME
228 Set the name of the symbol.
229
230 @item S_IS_EXTERNAL
231 @cindex S_IS_EXTERNAL
232 Return non-zero if the symbol is externally visible.
233
234 @item S_IS_EXTERN
235 @cindex S_IS_EXTERN
236 A synonym for @code{S_IS_EXTERNAL}.  Don't use it.
237
238 @item S_IS_WEAK
239 @cindex S_IS_WEAK
240 Return non-zero if the symbol is weak.
241
242 @item S_IS_COMMON
243 @cindex S_IS_COMMON
244 Return non-zero if this is a common symbol.  Common symbols are sometimes
245 represented as undefined symbols with a value, in which case this function will
246 not be reliable.
247
248 @item S_IS_DEFINED
249 @cindex S_IS_DEFINED
250 Return non-zero if this symbol is defined.  This function is not reliable when
251 called on a common symbol.
252
253 @item S_IS_DEBUG
254 @cindex S_IS_DEBUG
255 Return non-zero if this is a debugging symbol.
256
257 @item S_IS_LOCAL
258 @cindex S_IS_LOCAL
259 Return non-zero if this is a local assembler symbol which should not be
260 included in the final symbol table.  Note that this is not the opposite of
261 @code{S_IS_EXTERNAL}.  The @samp{-L} assembler option affects the return value
262 of this function.
263
264 @item S_SET_EXTERNAL
265 @cindex S_SET_EXTERNAL
266 Mark the symbol as externally visible.
267
268 @item S_CLEAR_EXTERNAL
269 @cindex S_CLEAR_EXTERNAL
270 Mark the symbol as not externally visible.
271
272 @item S_SET_WEAK
273 @cindex S_SET_WEAK
274 Mark the symbol as weak.
275
276 @item S_GET_TYPE
277 @item S_GET_DESC
278 @item S_GET_OTHER
279 @cindex S_GET_TYPE
280 @cindex S_GET_DESC
281 @cindex S_GET_OTHER
282 Get the @code{type}, @code{desc}, and @code{other} fields of the symbol.  These
283 are only defined for object file formats for which they make sense (primarily
284 a.out).
285
286 @item S_SET_TYPE
287 @item S_SET_DESC
288 @item S_SET_OTHER
289 @cindex S_SET_TYPE
290 @cindex S_SET_DESC
291 @cindex S_SET_OTHER
292 Set the @code{type}, @code{desc}, and @code{other} fields of the symbol.  These
293 are only defined for object file formats for which they make sense (primarily
294 a.out).
295
296 @item S_GET_SIZE
297 @cindex S_GET_SIZE
298 Get the size of a symbol.  This is only defined for object file formats for
299 which it makes sense (primarily ELF).
300
301 @item S_SET_SIZE
302 @cindex S_SET_SIZE
303 Set the size of a symbol.  This is only defined for object file formats for
304 which it makes sense (primarily ELF).
305
306 @item symbol_get_value_expression
307 @cindex symbol_get_value_expression
308 Get a pointer to an @code{expressionS} structure which represents the value of
309 the symbol as an expression.
310
311 @item symbol_set_value_expression
312 @cindex symbol_set_value_expression
313 Set the value of a symbol to an expression.
314
315 @item symbol_set_frag
316 @cindex symbol_set_frag
317 Set the frag where a symbol is defined.
318
319 @item symbol_get_frag
320 @cindex symbol_get_frag
321 Get the frag where a symbol is defined.
322
323 @item symbol_mark_used
324 @cindex symbol_mark_used
325 Mark a symbol as having been used in an expression.
326
327 @item symbol_clear_used
328 @cindex symbol_clear_used
329 Clear the mark indicating that a symbol was used in an expression.
330
331 @item symbol_used_p
332 @cindex symbol_used_p
333 Return whether a symbol was used in an expression.
334
335 @item symbol_mark_used_in_reloc
336 @cindex symbol_mark_used_in_reloc
337 Mark a symbol as having been used by a relocation.
338
339 @item symbol_clear_used_in_reloc
340 @cindex symbol_clear_used_in_reloc
341 Clear the mark indicating that a symbol was used in a relocation.
342
343 @item symbol_used_in_reloc_p
344 @cindex symbol_used_in_reloc_p
345 Return whether a symbol was used in a relocation.
346
347 @item symbol_mark_mri_common
348 @cindex symbol_mark_mri_common
349 Mark a symbol as an MRI common symbol.
350
351 @item symbol_clear_mri_common
352 @cindex symbol_clear_mri_common
353 Clear the mark indicating that a symbol is an MRI common symbol.
354
355 @item symbol_mri_common_p
356 @cindex symbol_mri_common_p
357 Return whether a symbol is an MRI common symbol.
358
359 @item symbol_mark_written
360 @cindex symbol_mark_written
361 Mark a symbol as having been written.
362
363 @item symbol_clear_written
364 @cindex symbol_clear_written
365 Clear the mark indicating that a symbol was written.
366
367 @item symbol_written_p
368 @cindex symbol_written_p
369 Return whether a symbol was written.
370
371 @item symbol_mark_resolved
372 @cindex symbol_mark_resolved
373 Mark a symbol as having been resolved.
374
375 @item symbol_resolved_p
376 @cindex symbol_resolved_p
377 Return whether a symbol has been resolved.
378
379 @item symbol_section_p
380 @cindex symbol_section_p
381 Return whether a symbol is a section symbol.
382
383 @item symbol_equated_p
384 @cindex symbol_equated_p
385 Return whether a symbol is equated to another symbol.
386
387 @item symbol_constant_p
388 @cindex symbol_constant_p
389 Return whether a symbol has a constant value, including being an offset within
390 some frag.
391
392 @item symbol_get_bfdsym
393 @cindex symbol_get_bfdsym
394 Return the BFD symbol associated with a symbol.
395
396 @item symbol_set_bfdsym
397 @cindex symbol_set_bfdsym
398 Set the BFD symbol associated with a symbol.
399
400 @item symbol_get_obj
401 @cindex symbol_get_obj
402 Return a pointer to the @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
403
404 @item symbol_set_obj
405 @cindex symbol_set_obj
406 Set the @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
407
408 @item symbol_get_tc
409 @cindex symbol_get_tc
410 Return a pointer to the @code{TC_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
411
412 @item symbol_set_tc
413 @cindex symbol_set_tc
414 Set the @code{TC_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
415
416 @end table
417
418 When @code{BFD_ASSEMBLER} is defined, GAS attempts to store local
419 symbols--symbols which will not be written to the output file--using a
420 different structure, @code{struct local_symbol}.  This structure can only
421 represent symbols whose value is an offset within a frag.
422
423 Code outside of the symbol handler will always deal with @code{symbolS}
424 structures and use the accessor functions.  The accessor functions correctly
425 deal with local symbols.  @code{struct local_symbol} is much smaller than
426 @code{symbolS} (which also automatically creates a bfd @code{asymbol}
427 structure), so this saves space when assembling large files.
428
429 The first field of @code{symbolS} is @code{bsym}, the pointer to the BFD
430 symbol.  The first field of @code{struct local_symbol} is a pointer which is
431 always set to NULL.  This is how the symbol accessor functions can distinguish
432 local symbols from ordinary symbols.  The symbol accessor functions
433 automatically convert a local symbol into an ordinary symbol when necessary.
434
435 @node Expressions
436 @subsection Expressions
437 @cindex internals, expressions
438 @cindex expressions, internal
439 @cindex expressionS structure
440
441 Expressions are stored in an @code{expressionS} structure.  The structure is
442 defined in @file{expr.h}.
443
444 @cindex expression
445 The macro @code{expression} will create an @code{expressionS} structure based
446 on the text found at the global variable @code{input_line_pointer}.
447
448 @cindex make_expr_symbol
449 @cindex expr_symbol_where
450 A single @code{expressionS} structure can represent a single operation.
451 Complex expressions are formed by creating @dfn{expression symbols} and
452 combining them in @code{expressionS} structures.  An expression symbol is
453 created by calling @code{make_expr_symbol}.  An expression symbol should
454 naturally never appear in a symbol table, and the implementation of
455 @code{S_IS_LOCAL} (@pxref{Symbols}) reflects that.  The function
456 @code{expr_symbol_where} returns non-zero if a symbol is an expression symbol,
457 and also returns the file and line for the expression which caused it to be
458 created.
459
460 The @code{expressionS} structure has two symbol fields, a number field, an
461 operator field, and a field indicating whether the number is unsigned.
462
463 The operator field is of type @code{operatorT}, and describes how to interpret
464 the other fields; see the definition in @file{expr.h} for the possibilities.
465
466 An @code{operatorT} value of @code{O_big} indicates either a floating point
467 number, stored in the global variable @code{generic_floating_point_number}, or
468 an integer too large to store in an @code{offsetT} type, stored in the global
469 array @code{generic_bignum}.  This rather inflexible approach makes it
470 impossible to use floating point numbers or large expressions in complex
471 expressions.
472
473 @node Fixups
474 @subsection Fixups
475 @cindex internals, fixups
476 @cindex fixups
477 @cindex fixS structure
478
479 A @dfn{fixup} is basically anything which can not be resolved in the first
480 pass.  Sometimes a fixup can be resolved by the end of the assembly; if not,
481 the fixup becomes a relocation entry in the object file.
482
483 @cindex fix_new
484 @cindex fix_new_exp
485 A fixup is created by a call to @code{fix_new} or @code{fix_new_exp}.  Both
486 take a frag (@pxref{Frags}), a position within the frag, a size, an indication
487 of whether the fixup is PC relative, and a type.  In a @code{BFD_ASSEMBLER}
488 GAS, the type is nominally a @code{bfd_reloc_code_real_type}, but several
489 targets use other type codes to represent fixups that can not be described as
490 relocations.
491
492 The @code{fixS} structure has a number of fields, several of which are obsolete
493 or are only used by a particular target.  The important fields are:
494
495 @table @code
496 @item fx_frag
497 The frag (@pxref{Frags}) this fixup is in.
498
499 @item fx_where
500 The location within the frag where the fixup occurs.
501
502 @item fx_addsy
503 The symbol this fixup is against.  Typically, the value of this symbol is added
504 into the object contents.  This may be NULL.
505
506 @item fx_subsy
507 The value of this symbol is subtracted from the object contents.  This is
508 normally NULL.
509
510 @item fx_offset
511 A number which is added into the fixup.
512
513 @item fx_addnumber
514 Some CPU backends use this field to convey information between
515 @code{md_apply_fix3} and @code{tc_gen_reloc}.  The machine independent code does
516 not use it.
517
518 @item fx_next
519 The next fixup in the section.
520
521 @item fx_r_type
522 The type of the fixup.  This field is only defined if @code{BFD_ASSEMBLER}, or
523 if the target defines @code{NEED_FX_R_TYPE}.
524
525 @item fx_size
526 The size of the fixup.  This is mostly used for error checking.
527
528 @item fx_pcrel
529 Whether the fixup is PC relative.
530
531 @item fx_done
532 Non-zero if the fixup has been applied, and no relocation entry needs to be
533 generated.
534
535 @item fx_file
536 @itemx fx_line
537 The file and line where the fixup was created.
538
539 @item tc_fix_data
540 This has the type @code{TC_FIX_TYPE}, and is only defined if the target defines
541 that macro.
542 @end table
543
544 @node Frags
545 @subsection Frags
546 @cindex internals, frags
547 @cindex frags
548 @cindex fragS structure.
549
550 The @code{fragS} structure is defined in @file{as.h}.  Each frag represents a
551 portion of the final object file.  As GAS reads the source file, it creates
552 frags to hold the data that it reads.  At the end of the assembly the frags and
553 fixups are processed to produce the final contents.
554
555 @table @code
556 @item fr_address
557 The address of the frag.  This is not set until the assembler rescans the list
558 of all frags after the entire input file is parsed.  The function
559 @code{relax_segment} fills in this field.
560
561 @item fr_next
562 Pointer to the next frag in this (sub)section.
563
564 @item fr_fix
565 Fixed number of characters we know we're going to emit to the output file.  May
566 be zero.
567
568 @item fr_var
569 Variable number of characters we may output, after the initial @code{fr_fix}
570 characters.  May be zero.
571
572 @item fr_offset
573 The interpretation of this field is controlled by @code{fr_type}.  Generally,
574 if @code{fr_var} is non-zero, this is a repeat count: the @code{fr_var}
575 characters are output @code{fr_offset} times.
576
577 @item line
578 Holds line number info when an assembler listing was requested.
579
580 @item fr_type
581 Relaxation state.  This field indicates the interpretation of @code{fr_offset},
582 @code{fr_symbol} and the variable-length tail of the frag, as well as the
583 treatment it gets in various phases of processing.  It does not affect the
584 initial @code{fr_fix} characters; they are always supposed to be output
585 verbatim (fixups aside).  See below for specific values this field can have.
586
587 @item fr_subtype
588 Relaxation substate.  If the macro @code{md_relax_frag} isn't defined, this is
589 assumed to be an index into @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE} for the generic
590 relaxation code to process (@pxref{Relaxation}).  If @code{md_relax_frag} is
591 defined, this field is available for any use by the CPU-specific code.
592
593 @item fr_symbol
594 This normally indicates the symbol to use when relaxing the frag according to
595 @code{fr_type}.
596
597 @item fr_opcode
598 Points to the lowest-addressed byte of the opcode, for use in relaxation.
599
600 @item tc_frag_data
601 Target specific fragment data of type TC_FRAG_TYPE.
602 Only present if @code{TC_FRAG_TYPE} is defined.
603
604 @item fr_file
605 @itemx fr_line
606 The file and line where this frag was last modified.
607
608 @item fr_literal
609 Declared as a one-character array, this last field grows arbitrarily large to
610 hold the actual contents of the frag.
611 @end table
612
613 These are the possible relaxation states, provided in the enumeration type
614 @code{relax_stateT}, and the interpretations they represent for the other
615 fields:
616
617 @table @code
618 @item rs_align
619 @itemx rs_align_code
620 The start of the following frag should be aligned on some boundary.  In this
621 frag, @code{fr_offset} is the logarithm (base 2) of the alignment in bytes.
622 (For example, if alignment on an 8-byte boundary were desired, @code{fr_offset}
623 would have a value of 3.)  The variable characters indicate the fill pattern to
624 be used.  The @code{fr_subtype} field holds the maximum number of bytes to skip
625 when doing this alignment.  If more bytes are needed, the alignment is not
626 done.  An @code{fr_subtype} value of 0 means no maximum, which is the normal
627 case.  Target backends can use @code{rs_align_code} to handle certain types of
628 alignment differently.
629
630 @item rs_broken_word
631 This indicates that ``broken word'' processing should be done (@pxref{Broken
632 words}).  If broken word processing is not necessary on the target machine,
633 this enumerator value will not be defined.
634
635 @item rs_cfa
636 This state is used to implement exception frame optimizations.  The
637 @code{fr_symbol} is an expression symbol for the subtraction which may be
638 relaxed.  The @code{fr_opcode} field holds the frag for the preceding command
639 byte.  The @code{fr_offset} field holds the offset within that frag.  The
640 @code{fr_subtype} field is used during relaxation to hold the current size of
641 the frag.
642
643 @item rs_fill
644 The variable characters are to be repeated @code{fr_offset} times.  If
645 @code{fr_offset} is 0, this frag has a length of @code{fr_fix}.  Most frags
646 have this type.
647
648 @item rs_leb128
649 This state is used to implement the DWARF ``little endian base 128''
650 variable length number format.  The @code{fr_symbol} is always an expression
651 symbol, as constant expressions are emitted directly.  The @code{fr_offset}
652 field is used during relaxation to hold the previous size of the number so
653 that we can determine if the fragment changed size.
654
655 @item rs_machine_dependent
656 Displacement relaxation is to be done on this frag.  The target is indicated by
657 @code{fr_symbol} and @code{fr_offset}, and @code{fr_subtype} indicates the
658 particular machine-specific addressing mode desired.  @xref{Relaxation}.
659
660 @item rs_org
661 The start of the following frag should be pushed back to some specific offset
662 within the section.  (Some assemblers use the value as an absolute address; GAS
663 does not handle final absolute addresses, but rather requires that the linker
664 set them.)  The offset is given by @code{fr_symbol} and @code{fr_offset}; one
665 character from the variable-length tail is used as the fill character.
666 @end table
667
668 @cindex frchainS structure
669 A chain of frags is built up for each subsection.  The data structure
670 describing a chain is called a @code{frchainS}, and contains the following
671 fields:
672
673 @table @code
674 @item frch_root
675 Points to the first frag in the chain.  May be NULL if there are no frags in
676 this chain.
677 @item frch_last
678 Points to the last frag in the chain, or NULL if there are none.
679 @item frch_next
680 Next in the list of @code{frchainS} structures.
681 @item frch_seg
682 Indicates the section this frag chain belongs to.
683 @item frch_subseg
684 Subsection (subsegment) number of this frag chain.
685 @item fix_root, fix_tail
686 (Defined only if @code{BFD_ASSEMBLER} is defined).  Point to first and last
687 @code{fixS} structures associated with this subsection.
688 @item frch_obstack
689 Not currently used.  Intended to be used for frag allocation for this
690 subsection.  This should reduce frag generation caused by switching sections.
691 @item frch_frag_now
692 The current frag for this subsegment.
693 @end table
694
695 A @code{frchainS} corresponds to a subsection; each section has a list of
696 @code{frchainS} records associated with it.  In most cases, only one subsection
697 of each section is used, so the list will only be one element long, but any
698 processing of frag chains should be prepared to deal with multiple chains per
699 section.
700
701 After the input files have been completely processed, and no more frags are to
702 be generated, the frag chains are joined into one per section for further
703 processing.  After this point, it is safe to operate on one chain per section.
704
705 The assembler always has a current frag, named @code{frag_now}.  More space is
706 allocated for the current frag using the @code{frag_more} function; this
707 returns a pointer to the amount of requested space.  The function
708 @code{frag_room} says by how much the current frag can be extended.
709 Relaxing is done using variant frags allocated by @code{frag_var}
710 or @code{frag_variant} (@pxref{Relaxation}).
711
712 @node GAS processing
713 @section What GAS does when it runs
714 @cindex internals, overview
715
716 This is a quick look at what an assembler run looks like.
717
718 @itemize @bullet
719 @item
720 The assembler initializes itself by calling various init routines.
721
722 @item
723 For each source file, the @code{read_a_source_file} function reads in the file
724 and parses it.  The global variable @code{input_line_pointer} points to the
725 current text; it is guaranteed to be correct up to the end of the line, but not
726 farther.
727
728 @item
729 For each line, the assembler passes labels to the @code{colon} function, and
730 isolates the first word.  If it looks like a pseudo-op, the word is looked up
731 in the pseudo-op hash table @code{po_hash} and dispatched to a pseudo-op
732 routine.  Otherwise, the target dependent @code{md_assemble} routine is called
733 to parse the instruction.
734
735 @item
736 When pseudo-ops or instructions output data, they add it to a frag, calling
737 @code{frag_more} to get space to store it in.
738
739 @item
740 Pseudo-ops and instructions can also output fixups created by @code{fix_new} or
741 @code{fix_new_exp}.
742
743 @item
744 For certain targets, instructions can create variant frags which are used to
745 store relaxation information (@pxref{Relaxation}).
746
747 @item
748 When the input file is finished, the @code{write_object_file} routine is
749 called.  It assigns addresses to all the frags (@code{relax_segment}), resolves
750 all the fixups (@code{fixup_segment}), resolves all the symbol values (using
751 @code{resolve_symbol_value}), and finally writes out the file (in the
752 @code{BFD_ASSEMBLER} case, this is done by simply calling @code{bfd_close}).
753 @end itemize
754
755 @node Porting GAS
756 @section Porting GAS
757 @cindex porting
758
759 Each GAS target specifies two main things: the CPU file and the object format
760 file.  Two main switches in the @file{configure.in} file handle this.  The
761 first switches on CPU type to set the shell variable @code{cpu_type}.  The
762 second switches on the entire target to set the shell variable @code{fmt}.
763
764 The configure script uses the value of @code{cpu_type} to select two files in
765 the @file{config} directory: @file{tc-@var{CPU}.c} and @file{tc-@var{CPU}.h}.
766 The configuration process will create a file named @file{targ-cpu.h} in the
767 build directory which includes @file{tc-@var{CPU}.h}.
768
769 The configure script also uses the value of @code{fmt} to select two files:
770 @file{obj-@var{fmt}.c} and @file{obj-@var{fmt}.h}.  The configuration process
771 will create a file named @file{obj-format.h} in the build directory which
772 includes @file{obj-@var{fmt}.h}.
773
774 You can also set the emulation in the configure script by setting the @code{em}
775 variable.  Normally the default value of @samp{generic} is fine.  The
776 configuration process will create a file named @file{targ-env.h} in the build
777 directory which includes @file{te-@var{em}.h}.
778
779 There is a special case for COFF. For historical reason, the GNU COFF
780 assembler doesn't follow the documented behavior on certain debug symbols for
781 the compatibility with other COFF assemblers. A port can define
782 @code{STRICTCOFF} in the configure script to make the GNU COFF assembler
783 to follow the documented behavior.
784
785 Porting GAS to a new CPU requires writing the @file{tc-@var{CPU}} files.
786 Porting GAS to a new object file format requires writing the
787 @file{obj-@var{fmt}} files.  There is sometimes some interaction between these
788 two files, but it is normally minimal.
789
790 The best approach is, of course, to copy existing files.  The documentation
791 below assumes that you are looking at existing files to see usage details.
792
793 These interfaces have grown over time, and have never been carefully thought
794 out or designed.  Nothing about the interfaces described here is cast in stone.
795 It is possible that they will change from one version of the assembler to the
796 next.  Also, new macros are added all the time as they are needed.
797
798 @menu
799 * CPU backend::                 Writing a CPU backend
800 * Object format backend::       Writing an object format backend
801 * Emulations::                  Writing emulation files
802 @end menu
803
804 @node CPU backend
805 @subsection Writing a CPU backend
806 @cindex CPU backend
807 @cindex @file{tc-@var{CPU}}
808
809 The CPU backend files are the heart of the assembler.  They are the only parts
810 of the assembler which actually know anything about the instruction set of the
811 processor.
812
813 You must define a reasonably small list of macros and functions in the CPU
814 backend files.  You may define a large number of additional macros in the CPU
815 backend files, not all of which are documented here.  You must, of course,
816 define macros in the @file{.h} file, which is included by every assembler
817 source file.  You may define the functions as macros in the @file{.h} file, or
818 as functions in the @file{.c} file.
819
820 @table @code
821 @item TC_@var{CPU}
822 @cindex TC_@var{CPU}
823 By convention, you should define this macro in the @file{.h} file.  For
824 example, @file{tc-m68k.h} defines @code{TC_M68K}.  You might have to use this
825 if it is necessary to add CPU specific code to the object format file.
826
827 @item TARGET_FORMAT
828 This macro is the BFD target name to use when creating the output file.  This
829 will normally depend upon the @code{OBJ_@var{FMT}} macro.
830
831 @item TARGET_ARCH
832 This macro is the BFD architecture to pass to @code{bfd_set_arch_mach}.
833
834 @item TARGET_MACH
835 This macro is the BFD machine number to pass to @code{bfd_set_arch_mach}.  If
836 it is not defined, GAS will use 0.
837
838 @item TARGET_BYTES_BIG_ENDIAN
839 You should define this macro to be non-zero if the target is big endian, and
840 zero if the target is little endian.
841
842 @item md_shortopts
843 @itemx md_longopts
844 @itemx md_longopts_size
845 @itemx md_parse_option
846 @itemx md_show_usage
847 @itemx md_after_parse_args
848 @cindex md_shortopts
849 @cindex md_longopts
850 @cindex md_longopts_size
851 @cindex md_parse_option
852 @cindex md_show_usage
853 @cindex md_after_parse_args
854 GAS uses these variables and functions during option processing.
855 @code{md_shortopts} is a @code{const char *} which GAS adds to the machine
856 independent string passed to @code{getopt}.  @code{md_longopts} is a
857 @code{struct option []} which GAS adds to the machine independent long options
858 passed to @code{getopt}; you may use @code{OPTION_MD_BASE}, defined in
859 @file{as.h}, as the start of a set of long option indices, if necessary.
860 @code{md_longopts_size} is a @code{size_t} holding the size @code{md_longopts}.
861 GAS will call @code{md_parse_option} whenever @code{getopt} returns an
862 unrecognized code, presumably indicating a special code value which appears in
863 @code{md_longopts}.  GAS will call @code{md_show_usage} when a usage message is
864 printed; it should print a description of the machine specific options.
865 @code{md_after_pase_args}, if defined, is called after all options are
866 processed, to let the backend override settings done by the generic option
867 parsing.
868
869 @item md_begin
870 @cindex md_begin
871 GAS will call this function at the start of the assembly, after the command
872 line arguments have been parsed and all the machine independent initializations
873 have been completed.
874
875 @item md_cleanup
876 @cindex md_cleanup
877 If you define this macro, GAS will call it at the end of each input file.
878
879 @item md_assemble
880 @cindex md_assemble
881 GAS will call this function for each input line which does not contain a
882 pseudo-op.  The argument is a null terminated string.  The function should
883 assemble the string as an instruction with operands.  Normally
884 @code{md_assemble} will do this by calling @code{frag_more} and writing out
885 some bytes (@pxref{Frags}).  @code{md_assemble} will call @code{fix_new} to
886 create fixups as needed (@pxref{Fixups}).  Targets which need to do special
887 purpose relaxation will call @code{frag_var}.
888
889 @item md_pseudo_table
890 @cindex md_pseudo_table
891 This is a const array of type @code{pseudo_typeS}.  It is a mapping from
892 pseudo-op names to functions.  You should use this table to implement
893 pseudo-ops which are specific to the CPU.
894
895 @item tc_conditional_pseudoop
896 @cindex tc_conditional_pseudoop
897 If this macro is defined, GAS will call it with a @code{pseudo_typeS} argument.
898 It should return non-zero if the pseudo-op is a conditional which controls
899 whether code is assembled, such as @samp{.if}.  GAS knows about the normal
900 conditional pseudo-ops, and you should normally not have to define this macro.
901
902 @item comment_chars
903 @cindex comment_chars
904 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
905 comment.
906
907 @item tc_comment_chars
908 @cindex tc_comment_chars
909 If this macro is defined, GAS will use it instead of @code{comment_chars}.
910
911 @item tc_symbol_chars
912 @cindex tc_symbol_chars
913 If this macro is defined, it is a pointer to a null terminated list of
914 characters which may appear in an operand.  GAS already assumes that all
915 alphanumberic characters, and @samp{$}, @samp{.}, and @samp{_} may appear in an
916 operand (see @samp{symbol_chars} in @file{app.c}).  This macro may be defined
917 to treat additional characters as appearing in an operand.  This affects the
918 way in which GAS removes whitespace before passing the string to
919 @samp{md_assemble}.
920
921 @item line_comment_chars
922 @cindex line_comment_chars
923 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
924 comment when they appear at the start of a line.
925
926 @item line_separator_chars
927 @cindex line_separator_chars
928 This is a null terminated @code{const char} array of characters which separate
929 lines (null and newline are such characters by default, and need not be
930 listed in this array).  Note that line_separator_chars do not separate lines
931 if found in a comment, such as after a character in line_comment_chars or
932 comment_chars.
933
934 @item EXP_CHARS
935 @cindex EXP_CHARS
936 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
937 used as the exponent character in a floating point number.  This is normally
938 @code{"eE"}.
939
940 @item FLT_CHARS
941 @cindex FLT_CHARS
942 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
943 used to indicate a floating point constant.  A zero followed by one of these
944 characters is assumed to be followed by a floating point number; thus they
945 operate the way that @code{0x} is used to indicate a hexadecimal constant.
946 Usually this includes @samp{r} and @samp{f}.
947
948 @item LEX_AT
949 @cindex LEX_AT
950 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{@@} character.  The
951 default is zero.
952
953 Lexical types are a combination of @code{LEX_NAME} and @code{LEX_BEGIN_NAME},
954 both defined in @file{read.h}.  @code{LEX_NAME} indicates that the character
955 may appear in a name.  @code{LEX_BEGIN_NAME} indicates that the character may
956 appear at the beginning of a name.
957
958 @item LEX_BR
959 @cindex LEX_BR
960 You may define this macro to the lexical type of the brace characters @kbd{@{},
961 @kbd{@}}, @kbd{[}, and @kbd{]}.  The default value is zero.
962
963 @item LEX_PCT
964 @cindex LEX_PCT
965 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{%} character.  The
966 default value is zero.
967
968 @item LEX_QM
969 @cindex LEX_QM
970 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{?} character.  The
971 default value it zero.
972
973 @item LEX_DOLLAR
974 @cindex LEX_DOLLAR
975 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{$} character.  The
976 default value is @code{LEX_NAME | LEX_BEGIN_NAME}.
977
978 @item NUMBERS_WITH_SUFFIX
979 @cindex NUMBERS_WITH_SUFFIX
980 When this macro is defined to be non-zero, the parser allows the radix of a
981 constant to be indicated with a suffix.  Valid suffixes are binary (B),
982 octal (Q), and hexadecimal (H).  Case is not significant.
983
984 @item SINGLE_QUOTE_STRINGS
985 @cindex SINGLE_QUOTE_STRINGS
986 If you define this macro, GAS will treat single quotes as string delimiters.
987 Normally only double quotes are accepted as string delimiters.
988
989 @item NO_STRING_ESCAPES
990 @cindex NO_STRING_ESCAPES
991 If you define this macro, GAS will not permit escape sequences in a string.
992
993 @item ONLY_STANDARD_ESCAPES
994 @cindex ONLY_STANDARD_ESCAPES
995 If you define this macro, GAS will warn about the use of nonstandard escape
996 sequences in a string.
997
998 @item md_start_line_hook
999 @cindex md_start_line_hook
1000 If you define this macro, GAS will call it at the start of each line.
1001
1002 @item LABELS_WITHOUT_COLONS
1003 @cindex LABELS_WITHOUT_COLONS
1004 If you define this macro, GAS will assume that any text at the start of a line
1005 is a label, even if it does not have a colon.
1006
1007 @item TC_START_LABEL
1008 @itemx TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
1009 @cindex TC_START_LABEL
1010 You may define this macro to control what GAS considers to be a label.  The
1011 default definition is to accept any name followed by a colon character.
1012
1013 @item TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
1014 @cindex TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
1015 Same as TC_START_LABEL, but should be used instead of TC_START_LABEL when
1016 LABELS_WITHOUT_COLONS is defined.
1017
1018 @item NO_PSEUDO_DOT
1019 @cindex NO_PSEUDO_DOT
1020 If you define this macro, GAS will not require pseudo-ops to start with a
1021 @kbd{.} character.
1022
1023 @item TC_EQUAL_IN_INSN
1024 @cindex TC_EQUAL_IN_INSN
1025 If you define this macro, it should return nonzero if the instruction is
1026 permitted to contain an @kbd{=} character.  GAS will call it with two
1027 arguments, the character before the @kbd{=} character, and the value of
1028 @code{input_line_pointer} at that point.  GAS uses this macro to decide if a
1029 @kbd{=} is an assignment or an instruction.
1030
1031 @item TC_EOL_IN_INSN
1032 @cindex TC_EOL_IN_INSN
1033 If you define this macro, it should return nonzero if the current input line
1034 pointer should be treated as the end of a line.
1035
1036 @item md_parse_name
1037 @cindex md_parse_name
1038 If this macro is defined, GAS will call it for any symbol found in an
1039 expression.  You can define this to handle special symbols in a special way.
1040 If a symbol always has a certain value, you should normally enter it in the
1041 symbol table, perhaps using @code{reg_section}.
1042
1043 @item md_undefined_symbol
1044 @cindex md_undefined_symbol
1045 GAS will call this function when a symbol table lookup fails, before it
1046 creates a new symbol.  Typically this would be used to supply symbols whose
1047 name or value changes dynamically, possibly in a context sensitive way.
1048 Predefined symbols with fixed values, such as register names or condition
1049 codes, are typically entered directly into the symbol table when @code{md_begin}
1050 is called.  One argument is passed, a @code{char *} for the symbol.
1051
1052 @item md_operand
1053 @cindex md_operand
1054 GAS will call this function with one argument, an @code{expressionS}
1055 pointer, for any expression that can not be recognized.  When the function
1056 is called, @code{input_line_pointer} will point to the start of the
1057 expression.
1058
1059 @item tc_unrecognized_line
1060 @cindex tc_unrecognized_line
1061 If you define this macro, GAS will call it when it finds a line that it can not
1062 parse.
1063
1064 @item md_do_align
1065 @cindex md_do_align
1066 You may define this macro to handle an alignment directive.  GAS will call it
1067 when the directive is seen in the input file.  For example, the i386 backend
1068 uses this to generate efficient nop instructions of varying lengths, depending
1069 upon the number of bytes that the alignment will skip.
1070
1071 @item HANDLE_ALIGN
1072 @cindex HANDLE_ALIGN
1073 You may define this macro to do special handling for an alignment directive.
1074 GAS will call it at the end of the assembly.
1075
1076 @item TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT (@var{size}, @var{p2var})
1077 @cindex TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT
1078 An @code{.lcomm} directive with no explicit alignment parameter will use this
1079 macro to set @var{p2var} to the alignment that a request for @var{size} bytes
1080 will have.  The alignment is expressed as a power of two.  If no alignment
1081 should take place, the macro definition should do nothing.  Some targets define
1082 a @code{.bss} directive that is also affected by this macro.  The default
1083 definition will set @var{p2var} to the truncated power of two of sizes up to
1084 eight bytes.
1085
1086 @item md_flush_pending_output
1087 @cindex md_flush_pending_output
1088 If you define this macro, GAS will call it each time it skips any space because of a
1089 space filling or alignment or data allocation pseudo-op.
1090
1091 @item TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1092 @cindex TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1093 You may define this macro to parse an expression used in a data allocation
1094 pseudo-op such as @code{.word}.  You can use this to recognize relocation
1095 directives that may appear in such directives.
1096
1097 @item BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1098 @cindex BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1099 If you define this macro, GAS will recognize bitfield instructions in data
1100 allocation pseudo-ops, as used on the i960.
1101
1102 @item REPEAT_CONS_EXPRESSION
1103 @cindex REPEAT_CONS_EXPRESSION
1104 If you define this macro, GAS will recognize repeat counts in data allocation
1105 pseudo-ops, as used on the MIPS.
1106
1107 @item md_cons_align
1108 @cindex md_cons_align
1109 You may define this macro to do any special alignment before a data allocation
1110 pseudo-op.
1111
1112 @item TC_CONS_FIX_NEW
1113 @cindex TC_CONS_FIX_NEW
1114 You may define this macro to generate a fixup for a data allocation pseudo-op.
1115
1116 @item TC_INIT_FIX_DATA (@var{fixp})
1117 @cindex TC_INIT_FIX_DATA
1118 A C statement to initialize the target specific fields of fixup @var{fixp}.
1119 These fields are defined with the @code{TC_FIX_TYPE} macro.
1120
1121 @item TC_FIX_DATA_PRINT (@var{stream}, @var{fixp})
1122 @cindex TC_FIX_DATA_PRINT
1123 A C statement to output target specific debugging information for
1124 fixup @var{fixp} to @var{stream}.  This macro is called by @code{print_fixup}.
1125
1126 @item TC_FRAG_INIT (@var{fragp})
1127 @cindex TC_FRAG_INIT
1128 A C statement to initialize the target specific fields of frag @var{fragp}.
1129 These fields are defined with the @code{TC_FRAG_TYPE} macro.
1130
1131 @item md_number_to_chars
1132 @cindex md_number_to_chars
1133 This should just call either @code{number_to_chars_bigendian} or
1134 @code{number_to_chars_littleendian}, whichever is appropriate.  On targets like
1135 the MIPS which support options to change the endianness, which function to call
1136 is a runtime decision.  On other targets, @code{md_number_to_chars} can be a
1137 simple macro.
1138
1139 @item md_atof (@var{type},@var{litP},@var{sizeP})
1140 @cindex md_atof
1141 This function is called to convert an ASCII string into a floating point value
1142 in format used by the CPU.  It takes three arguments.  The first is @var{type}
1143 which is a byte describing the type of floating point number to be created.
1144 Possible values are @var{'f'} or @var{'s'} for single precision, @var{'d'} or
1145 @var{'r'} for double precision and @var{'x'} or @var{'p'} for extended
1146 precision.  Either lower or upper case versions of these letters can be used.
1147
1148 The second parameter is @var{litP} which is a pointer to a byte array where the
1149 converted value should be stored.  The third argument is @var{sizeP}, which is
1150 a pointer to a integer that should be filled in with the number of
1151 @var{LITTLENUM}s emitted into the byte array.  (@var{LITTLENUM} is defined in
1152 gas/bignum.h).  The function should return NULL upon success or an error string
1153 upon failure.
1154
1155 @item TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL
1156 @cindex TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL (@var{precision})
1157 This macro is used only by @file{atof-ieee.c}.  It should evaluate to true
1158 if floats of the given precision use the largest exponent for normal numbers
1159 instead of NaNs and infinities.  @var{precision} is @samp{F_PRECISION} for
1160 single precision, @samp{D_PRECISION} for double precision, or
1161 @samp{X_PRECISION} for extended double precision.
1162
1163 The macro has a default definition which returns 0 for all cases.
1164
1165 @item md_reloc_size
1166 @cindex md_reloc_size
1167 This variable is only used in the original version of gas (not
1168 @code{BFD_ASSEMBLER} and not @code{MANY_SEGMENTS}).  It holds the size of a
1169 relocation entry.
1170
1171 @item WORKING_DOT_WORD
1172 @itemx md_short_jump_size
1173 @itemx md_long_jump_size
1174 @itemx md_create_short_jump
1175 @itemx md_create_long_jump
1176 @itemx TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1177 @cindex WORKING_DOT_WORD
1178 @cindex md_short_jump_size
1179 @cindex md_long_jump_size
1180 @cindex md_create_short_jump
1181 @cindex md_create_long_jump
1182 @cindex TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1183 If @code{WORKING_DOT_WORD} is defined, GAS will not do broken word processing
1184 (@pxref{Broken words}).  Otherwise, you should set @code{md_short_jump_size} to
1185 the size of a short jump (a jump that is just long enough to jump around a
1186 number of long jumps) and @code{md_long_jump_size} to the size of a long jump
1187 (a jump that can go anywhere in the function).  You should define
1188 @code{md_create_short_jump} to create a short jump around a number of long
1189 jumps, and define @code{md_create_long_jump} to create a long jump.
1190 If defined, the macro TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD will be called for each
1191 adjusted word just before the word is output.  The macro takes two arguments,
1192 an @code{addressT} with the adjusted word and a pointer to the current
1193 @code{struct broken_word}.
1194
1195 @item md_estimate_size_before_relax
1196 @cindex md_estimate_size_before_relax
1197 This function returns an estimate of the size of a @code{rs_machine_dependent}
1198 frag before any relaxing is done.  It may also create any necessary
1199 relocations.
1200
1201 @item md_relax_frag
1202 @cindex md_relax_frag
1203 This macro may be defined to relax a frag.  GAS will call this with the
1204 segment, the frag, and the change in size of all previous frags;
1205 @code{md_relax_frag} should return the change in size of the frag.
1206 @xref{Relaxation}.
1207
1208 @item TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1209 @cindex TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1210 If you do not define @code{md_relax_frag}, you may define
1211 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE} as a table of @code{relax_typeS} structures.  The
1212 machine independent code knows how to use such a table to relax PC relative
1213 references.  See @file{tc-m68k.c} for an example.  @xref{Relaxation}.
1214
1215 @item md_prepare_relax_scan
1216 @cindex md_prepare_relax_scan
1217 If defined, it is a C statement that is invoked prior to scanning
1218 the relax table.
1219
1220 @item LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1221 @cindex LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1222 If you define this macro, and the global variable @samp{linkrelax} is set
1223 (because of a command line option, or unconditionally in @code{md_begin}), a
1224 @samp{.align} directive will cause extra space to be allocated.  The linker can
1225 then discard this space when relaxing the section.
1226
1227 @item TC_LINKRELAX_FIXUP (@var{segT})
1228 @cindex TC_LINKRELAX_FIXUP
1229 If defined, this macro allows control over whether fixups for a
1230 given section will be processed when the @var{linkrelax} variable is
1231 set.  The macro is given the N_TYPE bits for the section in its
1232 @var{segT} argument.  If the macro evaluates to a non-zero value
1233 then the fixups will be converted into relocs, otherwise they will
1234 be passed to @var{md_apply_fix3} as normal.
1235
1236 @item md_convert_frag
1237 @cindex md_convert_frag
1238 GAS will call this for each rs_machine_dependent fragment.
1239 The instruction is completed using the data from the relaxation pass.
1240 It may also create any necessary relocations.
1241 @xref{Relaxation}.
1242
1243 @item TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1244 @cindex TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1245 Specifies the value to be assigned to @code{finalize_syms} before the function
1246 @code{size_segs} is called.  Since @code{size_segs} calls @code{cvt_frag_to_fill}
1247 which can call @code{md_convert_frag}, this constant governs whether the symbols 
1248 accessed in @code{md_convert_frag} will be fully resolved.  In particular it
1249 governs whether local symbols will have been resolved, and had their frag
1250 information removed.  Depending upon the processing performed by
1251 @code{md_convert_frag} the frag information may or may not be necessary, as may
1252 the resolved values of the symbols.  The default value is 1.
1253
1254 @item TC_VALIDATE_FIX (@var{fixP}, @var{seg}, @var{skip})
1255 @cindex TC_VALIDATE_FIX
1256 This macro is evaluated for each fixup (when @var{linkrelax} is not set).
1257 It may be used to change the fixup in @code{struct fix *@var{fixP}} before
1258 the generic code sees it, or to fully process the fixup.  In the latter case,
1259 a @code{goto @var{skip}} will bypass the generic code.
1260
1261 @item md_apply_fix3 (@var{fixP}, @var{valP}, @var{seg})
1262 @cindex md_apply_fix3
1263 GAS will call this for each fixup that passes the @code{TC_VALIDATE_FIX} test
1264 when @var{linkrelax} is not set.  It should store the correct value in the
1265 object file.  @code{struct fix *@var{fixP}} is the fixup @code{md_apply_fix3}
1266 is operating on.  @code{valueT *@var{valP}} is the value to store into the
1267 object files, or at least is the generic code's best guess.  Specifically,
1268 *@var{valP} is the value of the fixup symbol, perhaps modified by
1269 @code{MD_APPLY_SYM_VALUE}, plus @code{@var{fixP}->fx_offset} (symbol addend),
1270 less @code{MD_PCREL_FROM_SECTION} for pc-relative fixups.
1271 @code{segT @var{seg}} is the section the fix is in.
1272 @code{fixup_segment} performs a generic overflow check on *@var{valP} after
1273 @code{md_apply_fix3} returns.  If the overflow check is relevant for the target
1274 machine, then @code{md_apply_fix3} should modify *@var{valP}, typically to the
1275 value stored in the object file.
1276
1277 @item TC_FORCE_RELOCATION (@var{fix})
1278 @cindex TC_FORCE_RELOCATION
1279 If this macro returns non-zero, it guarantees that a relocation will be emitted
1280 even when the value can be resolved locally, as @code{fixup_segment} tries to
1281 reduce the number of relocations emitted.  For example, a fixup expression
1282 against an absolute symbol will normally not require a reloc.  If undefined,
1283 a default of @w{@code{(S_FORCE_RELOC ((@var{fix})->fx_addsy))}} is used.
1284
1285 @item TC_FORCE_RELOCATION_ABS (@var{fix})
1286 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_ABS
1287 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against an
1288 absolute symbol.  If undefined, @code{TC_FORCE_RELOCATION} will be used.
1289
1290 @item TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL (@var{fix})
1291 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL
1292 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against a
1293 symbol in the current section.  If undefined, fixups that are not
1294 @code{fx_pcrel} or @code{fx_plt} or for which @code{TC_FORCE_RELOCATION}
1295 returns non-zero, will emit relocs.
1296
1297 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME (@var{fix}, @var{seg})
1298 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME
1299 This macro controls resolution of fixup expressions involving the
1300 difference of two symbols in the same section.  If this macro returns zero,
1301 the subtrahend will be resolved and @code{fx_subsy} set to @code{NULL} for
1302 @code{md_apply_fix3}.  If undefined, the default of
1303 @w{@code{! SEG_NORMAL (@var{seg}) || TC_FORCE_RELOCATION (@var{fix})}} will
1304 be used.
1305
1306 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS (@var{fix})
1307 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS
1308 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME}, but used when the subtrahend is an
1309 absolute symbol.  If the macro is undefined a default of @code{0} is used.
1310
1311 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL (@var{fix})
1312 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL
1313 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS}, but the subtrahend is a symbol in the
1314 same section as the fixup.
1315
1316 @item TC_VALIDATE_FIX_SUB (@var{fix})
1317 @cindex TC_VALIDATE_FIX_SUB
1318 This macro is evaluated for any fixup with a @code{fx_subsy} that
1319 @code{fixup_segment} cannot reduce to a number.  If the macro returns
1320 @code{false} an error will be reported.
1321
1322 @item MD_APPLY_SYM_VALUE (@var{fix})
1323 @cindex MD_APPLY_SYM_VALUE
1324 This macro controls whether the symbol value becomes part of the value passed
1325 to @code{md_apply_fix3}.  If the macro is undefined, or returns non-zero, the
1326 symbol value will be included.  For ELF, a suitable definition might simply be
1327 @code{0}, because ELF relocations don't include the symbol value in the addend.
1328
1329 @item S_FORCE_RELOC (@var{sym}, @var{strict})
1330 @cindex S_FORCE_RELOC
1331 This macro (or function, for @code{BFD_ASSEMBLER} gas) returns true for symbols
1332 that should not be reduced to section symbols or eliminated from expressions,
1333 because they may be overridden by the linker.  ie. for symbols that are
1334 undefined or common, and when @var{strict} is set, weak, or global (for ELF
1335 assemblers that support ELF shared library linking semantics).
1336
1337 @item EXTERN_FORCE_RELOC
1338 @cindex EXTERN_FORCE_RELOC
1339 This macro controls whether @code{S_FORCE_RELOC} returns true for global
1340 symbols.  If undefined, the default is @code{true} for ELF assemblers, and
1341 @code{false} for non-ELF.
1342
1343 @item tc_gen_reloc
1344 @cindex tc_gen_reloc
1345 A @code{BFD_ASSEMBLER} GAS will call this to generate a reloc.  GAS will pass
1346 the resulting reloc to @code{bfd_install_relocation}.  This currently works
1347 poorly, as @code{bfd_install_relocation} often does the wrong thing, and
1348 instances of @code{tc_gen_reloc} have been written to work around the problems,
1349 which in turns makes it difficult to fix @code{bfd_install_relocation}.
1350
1351 @item RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1352 @cindex RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1353 If you define this macro, it means that @code{tc_gen_reloc} may return multiple
1354 relocation entries for a single fixup.  In this case, the return value of
1355 @code{tc_gen_reloc} is a pointer to a null terminated array.
1356
1357 @item MAX_RELOC_EXPANSION
1358 @cindex MAX_RELOC_EXPANSION
1359 You must define this if @code{RELOC_EXPANSION_POSSIBLE} is defined; it
1360 indicates the largest number of relocs which @code{tc_gen_reloc} may return for
1361 a single fixup.
1362
1363 @item tc_fix_adjustable
1364 @cindex tc_fix_adjustable
1365 You may define this macro to indicate whether a fixup against a locally defined
1366 symbol should be adjusted to be against the section symbol.  It should return a
1367 non-zero value if the adjustment is acceptable.
1368
1369 @item MD_PCREL_FROM_SECTION (@var{fixp}, @var{section})
1370 @cindex MD_PCREL_FROM_SECTION
1371 If you define this macro, it should return the position from which the PC
1372 relative adjustment for a PC relative fixup should be made.  On many
1373 processors, the base of a PC relative instruction is the next instruction,
1374 so this macro would return the length of an instruction, plus the address of
1375 the PC relative fixup.  The latter can be calculated as
1376 @var{fixp}->fx_where + @var{fixp}->fx_frag->fr_address .
1377
1378 @item md_pcrel_from
1379 @cindex md_pcrel_from
1380 This is the default value of @code{MD_PCREL_FROM_SECTION}.  The difference is
1381 that @code{md_pcrel_from} does not take a section argument.
1382
1383 @item tc_frob_label
1384 @cindex tc_frob_label
1385 If you define this macro, GAS will call it each time a label is defined.
1386
1387 @item md_section_align
1388 @cindex md_section_align
1389 GAS will call this function for each section at the end of the assembly, to
1390 permit the CPU backend to adjust the alignment of a section.  The function
1391 must take two arguments, a @code{segT} for the section and a @code{valueT}
1392 for the size of the section, and return a @code{valueT} for the rounded
1393 size.
1394
1395 @item md_macro_start
1396 @cindex md_macro_start
1397 If defined, GAS will call this macro when it starts to include a macro
1398 expansion.  @code{macro_nest} indicates the current macro nesting level, which
1399 includes the one being expanded.
1400
1401 @item md_macro_info
1402 @cindex md_macro_info
1403 If defined, GAS will call this macro after the macro expansion has been
1404 included in the input and after parsing the macro arguments.  The single
1405 argument is a pointer to the macro processing's internal representation of the
1406 macro (macro_entry *), which includes expansion of the formal arguments.
1407
1408 @item md_macro_end
1409 @cindex md_macro_end
1410 Complement to md_macro_start.  If defined, it is called when finished
1411 processing an inserted macro expansion, just before decrementing macro_nest.
1412
1413 @item DOUBLEBAR_PARALLEL
1414 @cindex DOUBLEBAR_PARALLEL
1415 Affects the preprocessor so that lines containing '||' don't have their
1416 whitespace stripped following the double bar.  This is useful for targets that
1417 implement parallel instructions.
1418
1419 @item KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1420 @cindex KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1421 Normally, whitespace is compressed and removed when, in the presence of the
1422 colon, the adjoining tokens can be distinguished.  This option affects the
1423 preprocessor so that whitespace around colons is preserved.  This is useful
1424 when colons might be removed from the input after preprocessing but before
1425 assembling, so that adjoining tokens can still be distinguished if there is
1426 whitespace, or concatenated if there is not.
1427
1428 @item tc_frob_section
1429 @cindex tc_frob_section
1430 If you define this macro, a @code{BFD_ASSEMBLER} GAS will call it for each
1431 section at the end of the assembly.
1432
1433 @item tc_frob_file_before_adjust
1434 @cindex tc_frob_file_before_adjust
1435 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1436 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1437 symbols.
1438
1439 @item tc_frob_symbol
1440 @cindex tc_frob_symbol
1441 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1442 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1443 macro to set its second argument to a non-zero value.
1444
1445 @item tc_frob_file
1446 @cindex tc_frob_file
1447 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1448 completed, but before the relocations have been generated.
1449
1450 @item tc_frob_file_after_relocs
1451 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1452 generated.
1453
1454 @item md_post_relax_hook
1455 If you define this macro, GAS will call it after relaxing and sizing the
1456 segments.
1457
1458 @item LISTING_HEADER
1459 A string to use on the header line of a listing.  The default value is simply
1460 @code{"GAS LISTING"}.
1461
1462 @item LISTING_WORD_SIZE
1463 The number of bytes to put into a word in a listing.  This affects the way the
1464 bytes are clumped together in the listing.  For example, a value of 2 might
1465 print @samp{1234 5678} where a value of 1 would print @samp{12 34 56 78}.  The
1466 default value is 4.
1467
1468 @item LISTING_LHS_WIDTH
1469 The number of words of data to print on the first line of a listing for a
1470 particular source line, where each word is @code{LISTING_WORD_SIZE} bytes.  The
1471 default value is 1.
1472
1473 @item LISTING_LHS_WIDTH_SECOND
1474 Like @code{LISTING_LHS_WIDTH}, but applying to the second and subsequent line
1475 of the data printed for a particular source line.  The default value is 1.
1476
1477 @item LISTING_LHS_CONT_LINES
1478 The maximum number of continuation lines to print in a listing for a particular
1479 source line.  The default value is 4.
1480
1481 @item LISTING_RHS_WIDTH
1482 The maximum number of characters to print from one line of the input file.  The
1483 default value is 100.
1484
1485 @item TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1486 @cindex TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1487 The COFF @code{.section} directive will use the value of this macro to set
1488 a new section's attributes when a directive has no valid flags or when the
1489 flag is @code{w}. The default value of the macro is @code{SEC_LOAD | SEC_DATA}.
1490
1491 @item DWARF2_FORMAT ()
1492 @cindex DWARF2_FORMAT
1493 If you define this, it should return one of @code{dwarf2_format_32bit},
1494 @code{dwarf2_format_64bit}, or @code{dwarf2_format_64bit_irix} to indicate
1495 the size of internal DWARF section offsets and the format of the DWARF initial
1496 length fields.  When @code{dwarf2_format_32bit} is returned, the initial
1497 length field will be 4 bytes long and section offsets are 32 bits in size.
1498 For @code{dwarf2_format_64bit} and @code{dwarf2_format_64bit_irix}, section
1499 offsets are 64 bits in size, but the initial length field differs.  An 8 byte
1500 initial length is indicated by @code{dwarf2_format_64bit_irix} and
1501 @code{dwarf2_format_64bit} indicates a 12 byte initial length field in
1502 which the first four bytes are 0xffffffff and the next 8 bytes are
1503 the section's length.
1504
1505 If you don't define this, @code{dwarf2_format_32bit} will be used as
1506 the default.
1507
1508 This define only affects @code{.debug_info} and @code{.debug_line}
1509 sections generated by the assembler.  DWARF 2 sections generated by
1510 other tools will be unaffected by this setting.
1511
1512 @item DWARF2_ADDR_SIZE (@var{bfd})
1513 @cindex DWARF2_ADDR_SIZE
1514 It should return the size of an address, as it should be represented in
1515 debugging info.  If you don't define this macro, the default definition uses
1516 the number of bits per address, as defined in @var{bfd}, divided by 8.
1517
1518 @end table
1519
1520 @node Object format backend
1521 @subsection Writing an object format backend
1522 @cindex object format backend
1523 @cindex @file{obj-@var{fmt}}
1524
1525 As with the CPU backend, the object format backend must define a few things,
1526 and may define some other things.  The interface to the object format backend
1527 is generally simpler; most of the support for an object file format consists of
1528 defining a number of pseudo-ops.
1529
1530 The object format @file{.h} file must include @file{targ-cpu.h}.
1531
1532 This section will only define the @code{BFD_ASSEMBLER} version of GAS.  It is
1533 impossible to support a new object file format using any other version anyhow,
1534 as the original GAS version only supports a.out, and the @code{MANY_SEGMENTS}
1535 GAS version only supports COFF.
1536
1537 @table @code
1538 @item OBJ_@var{format}
1539 @cindex OBJ_@var{format}
1540 By convention, you should define this macro in the @file{.h} file.  For
1541 example, @file{obj-elf.h} defines @code{OBJ_ELF}.  You might have to use this
1542 if it is necessary to add object file format specific code to the CPU file.
1543
1544 @item obj_begin
1545 If you define this macro, GAS will call it at the start of the assembly, after
1546 the command line arguments have been parsed and all the machine independent
1547 initializations have been completed.
1548
1549 @item obj_app_file
1550 @cindex obj_app_file
1551 If you define this macro, GAS will invoke it when it sees a @code{.file}
1552 pseudo-op or a @samp{#} line as used by the C preprocessor.
1553
1554 @item OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1555 @cindex OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1556 You should define this macro to copy object format specific information from
1557 one symbol to another.  GAS will call it when one symbol is equated to
1558 another.
1559
1560 @item obj_sec_sym_ok_for_reloc
1561 @cindex obj_sec_sym_ok_for_reloc
1562 You may define this macro to indicate that it is OK to use a section symbol in
1563 a relocation entry.  If it is not, GAS will define a new symbol at the start
1564 of a section.
1565
1566 @item EMIT_SECTION_SYMBOLS
1567 @cindex EMIT_SECTION_SYMBOLS
1568 You should define this macro with a zero value if you do not want to include
1569 section symbols in the output symbol table.  The default value for this macro
1570 is one.
1571
1572 @item obj_adjust_symtab
1573 @cindex obj_adjust_symtab
1574 If you define this macro, GAS will invoke it just before setting the symbol
1575 table of the output BFD.  For example, the COFF support uses this macro to
1576 generate a @code{.file} symbol if none was generated previously.
1577
1578 @item SEPARATE_STAB_SECTIONS
1579 @cindex SEPARATE_STAB_SECTIONS
1580 You may define this macro to a nonzero value to indicate that stabs should be
1581 placed in separate sections, as in ELF.
1582
1583 @item INIT_STAB_SECTION
1584 @cindex INIT_STAB_SECTION
1585 You may define this macro to initialize the stabs section in the output file.
1586
1587 @item OBJ_PROCESS_STAB
1588 @cindex OBJ_PROCESS_STAB
1589 You may define this macro to do specific processing on a stabs entry.
1590
1591 @item obj_frob_section
1592 @cindex obj_frob_section
1593 If you define this macro, GAS will call it for each section at the end of the
1594 assembly.
1595
1596 @item obj_frob_file_before_adjust
1597 @cindex obj_frob_file_before_adjust
1598 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1599 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1600 symbols.
1601
1602 @item obj_frob_symbol
1603 @cindex obj_frob_symbol
1604 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1605 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1606 macro to set its second argument to a non-zero value.
1607
1608 @item obj_frob_file
1609 @cindex obj_frob_file
1610 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1611 completed, but before the relocations have been generated.
1612
1613 @item obj_frob_file_after_relocs
1614 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1615 generated.
1616
1617 @item SET_SECTION_RELOCS (@var{sec}, @var{relocs}, @var{n})
1618 @cindex SET_SECTION_RELOCS
1619 If you define this, it will be called after the relocations have been set for
1620 the section @var{sec}.  The list of relocations is in @var{relocs}, and the
1621 number of relocations is in @var{n}.  This is only used with
1622 @code{BFD_ASSEMBLER}.
1623 @end table
1624
1625 @node Emulations
1626 @subsection Writing emulation files
1627
1628 Normally you do not have to write an emulation file.  You can just use
1629 @file{te-generic.h}.
1630
1631 If you do write your own emulation file, it must include @file{obj-format.h}.
1632
1633 An emulation file will often define @code{TE_@var{EM}}; this may then be used
1634 in other files to change the output.
1635
1636 @node Relaxation
1637 @section Relaxation
1638 @cindex relaxation
1639
1640 @dfn{Relaxation} is a generic term used when the size of some instruction or
1641 data depends upon the value of some symbol or other data.
1642
1643 GAS knows to relax a particular type of PC relative relocation using a table.
1644 You can also define arbitrarily complex forms of relaxation yourself.
1645
1646 @menu
1647 * Relaxing with a table::       Relaxing with a table
1648 * General relaxing::            General relaxing
1649 @end menu
1650
1651 @node Relaxing with a table
1652 @subsection Relaxing with a table
1653
1654 If you do not define @code{md_relax_frag}, and you do define
1655 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE}, GAS will relax @code{rs_machine_dependent} frags
1656 based on the frag subtype and the displacement to some specified target
1657 address.  The basic idea is that several machines have different addressing
1658 modes for instructions that can specify different ranges of values, with
1659 successive modes able to access wider ranges, including the entirety of the
1660 previous range.  Smaller ranges are assumed to be more desirable (perhaps the
1661 instruction requires one word instead of two or three); if this is not the
1662 case, don't describe the smaller-range, inferior mode.
1663
1664 The @code{fr_subtype} field of a frag is an index into a CPU-specific
1665 relaxation table.  That table entry indicates the range of values that can be
1666 stored, the number of bytes that will have to be added to the frag to
1667 accommodate the addressing mode, and the index of the next entry to examine if
1668 the value to be stored is outside the range accessible by the current
1669 addressing mode.  The @code{fr_symbol} field of the frag indicates what symbol
1670 is to be accessed; the @code{fr_offset} field is added in.
1671
1672 If the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is defined, which currently should only happen
1673 for the NS32k family, the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is called on the frag to
1674 compute an adjustment to be made to the displacement.
1675
1676 The value fitted by the relaxation code is always assumed to be a displacement
1677 from the current frag.  (More specifically, from @code{fr_fix} bytes into the
1678 frag.)
1679 @ignore
1680 This seems kinda silly.  What about fitting small absolute values?  I suppose
1681 @code{md_assemble} is supposed to take care of that, but if the operand is a
1682 difference between symbols, it might not be able to, if the difference was not
1683 computable yet.
1684 @end ignore
1685
1686 The end of the relaxation sequence is indicated by a ``next'' value of 0.  This
1687 means that the first entry in the table can't be used.
1688
1689 For some configurations, the linker can do relaxing within a section of an
1690 object file.  If call instructions of various sizes exist, the linker can
1691 determine which should be used in each instance, when a symbol's value is
1692 resolved.  In order for the linker to avoid wasting space and having to insert
1693 no-op instructions, it must be able to expand or shrink the section contents
1694 while still preserving intra-section references and meeting alignment
1695 requirements.
1696
1697 For the i960 using b.out format, no expansion is done; instead, each
1698 @samp{.align} directive causes extra space to be allocated, enough that when
1699 the linker is relaxing a section and removing unneeded space, it can discard
1700 some or all of this extra padding and cause the following data to be correctly
1701 aligned.
1702
1703 For the H8/300, I think the linker expands calls that can't reach, and doesn't
1704 worry about alignment issues; the cpu probably never needs any significant
1705 alignment beyond the instruction size.
1706
1707 The relaxation table type contains these fields:
1708
1709 @table @code
1710 @item long rlx_forward
1711 Forward reach, must be non-negative.
1712 @item long rlx_backward
1713 Backward reach, must be zero or negative.
1714 @item rlx_length
1715 Length in bytes of this addressing mode.
1716 @item rlx_more
1717 Index of the next-longer relax state, or zero if there is no next relax state.
1718 @end table
1719
1720 The relaxation is done in @code{relax_segment} in @file{write.c}.  The
1721 difference in the length fields between the original mode and the one finally
1722 chosen by the relaxing code is taken as the size by which the current frag will
1723 be increased in size.  For example, if the initial relaxing mode has a length
1724 of 2 bytes, and because of the size of the displacement, it gets upgraded to a
1725 mode with a size of 6 bytes, it is assumed that the frag will grow by 4 bytes.
1726 (The initial two bytes should have been part of the fixed portion of the frag,
1727 since it is already known that they will be output.)  This growth must be
1728 effected by @code{md_convert_frag}; it should increase the @code{fr_fix} field
1729 by the appropriate size, and fill in the appropriate bytes of the frag.
1730 (Enough space for the maximum growth should have been allocated in the call to
1731 frag_var as the second argument.)
1732
1733 If relocation records are needed, they should be emitted by
1734 @code{md_estimate_size_before_relax}.  This function should examine the target
1735 symbol of the supplied frag and correct the @code{fr_subtype} of the frag if
1736 needed.  When this function is called, if the symbol has not yet been defined,
1737 it will not become defined later; however, its value may still change if the
1738 section it is in gets relaxed.
1739
1740 Usually, if the symbol is in the same section as the frag (given by the
1741 @var{sec} argument), the narrowest likely relaxation mode is stored in
1742 @code{fr_subtype}, and that's that.
1743
1744 If the symbol is undefined, or in a different section (and therefore movable
1745 to an arbitrarily large distance), the largest available relaxation mode is
1746 specified, @code{fix_new} is called to produce the relocation record,
1747 @code{fr_fix} is increased to include the relocated field (remember, this
1748 storage was allocated when @code{frag_var} was called), and @code{frag_wane} is
1749 called to convert the frag to an @code{rs_fill} frag with no variant part.
1750 Sometimes changing addressing modes may also require rewriting the instruction.
1751 It can be accessed via @code{fr_opcode} or @code{fr_fix}.
1752
1753 If you generate frags separately for the basic insn opcode and any relaxable
1754 operands, do not call @code{fix_new} thinking you can emit fixups for the
1755 opcode field from the relaxable frag.  It is not guaranteed to be the same frag.
1756 If you need to emit fixups for the opcode field from inspection of the
1757 relaxable frag, then you need to generate a common frag for both the basic
1758 opcode and relaxable fields, or you need to provide the frag for the opcode to
1759 pass to @code{fix_new}.  The latter can be done for example by defining
1760 @code{TC_FRAG_TYPE} to include a pointer to it and defining @code{TC_FRAG_INIT}
1761 to set the pointer.
1762
1763 Sometimes @code{fr_var} is increased instead, and @code{frag_wane} is not
1764 called.  I'm not sure, but I think this is to keep @code{fr_fix} referring to
1765 an earlier byte, and @code{fr_subtype} set to @code{rs_machine_dependent} so
1766 that @code{md_convert_frag} will get called.
1767
1768 @node General relaxing
1769 @subsection General relaxing
1770
1771 If using a simple table is not suitable, you may implement arbitrarily complex
1772 relaxation semantics yourself.  For example, the MIPS backend uses this to emit
1773 different instruction sequences depending upon the size of the symbol being
1774 accessed.
1775
1776 When you assemble an instruction that may need relaxation, you should allocate
1777 a frag using @code{frag_var} or @code{frag_variant} with a type of
1778 @code{rs_machine_dependent}.  You should store some sort of information in the
1779 @code{fr_subtype} field so that you can figure out what to do with the frag
1780 later.
1781
1782 When GAS reaches the end of the input file, it will look through the frags and
1783 work out their final sizes.
1784
1785 GAS will first call @code{md_estimate_size_before_relax} on each
1786 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function must return an estimated size
1787 for the frag.
1788
1789 GAS will then loop over the frags, calling @code{md_relax_frag} on each
1790 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function should return the change in
1791 size of the frag.  GAS will keep looping over the frags until none of the frags
1792 changes size.
1793
1794 @node Broken words
1795 @section Broken words
1796 @cindex internals, broken words
1797 @cindex broken words
1798
1799 Some compilers, including GCC, will sometimes emit switch tables specifying
1800 16-bit @code{.word} displacements to branch targets, and branch instructions
1801 that load entries from that table to compute the target address.  If this is
1802 done on a 32-bit machine, there is a chance (at least with really large
1803 functions) that the displacement will not fit in 16 bits.  The assembler
1804 handles this using a concept called @dfn{broken words}.  This idea is well
1805 named, since there is an implied promise that the 16-bit field will in fact
1806 hold the specified displacement.
1807
1808 If broken word processing is enabled, and a situation like this is encountered,
1809 the assembler will insert a jump instruction into the instruction stream, close
1810 enough to be reached with the 16-bit displacement.  This jump instruction will
1811 transfer to the real desired target address.  Thus, as long as the @code{.word}
1812 value really is used as a displacement to compute an address to jump to, the
1813 net effect will be correct (minus a very small efficiency cost).  If
1814 @code{.word} directives with label differences for values are used for other
1815 purposes, however, things may not work properly.  For targets which use broken
1816 words, the @samp{-K} option will warn when a broken word is discovered.
1817
1818 The broken word code is turned off by the @code{WORKING_DOT_WORD} macro.  It
1819 isn't needed if @code{.word} emits a value large enough to contain an address
1820 (or, more correctly, any possible difference between two addresses).
1821
1822 @node Internal functions
1823 @section Internal functions
1824
1825 This section describes basic internal functions used by GAS.
1826
1827 @menu
1828 * Warning and error messages::  Warning and error messages
1829 * Hash tables::                 Hash tables
1830 @end menu
1831
1832 @node Warning and error messages
1833 @subsection Warning and error messages
1834
1835 @deftypefun  @{@} int had_warnings (void)
1836 @deftypefunx @{@} int had_errors (void)
1837 Returns non-zero if any warnings or errors, respectively, have been printed
1838 during this invocation.
1839 @end deftypefun
1840
1841 @deftypefun @{@} void as_perror (const char *@var{gripe}, const char *@var{filename})
1842 Displays a BFD or system error, then clears the error status.
1843 @end deftypefun
1844
1845 @deftypefun  @{@} void as_tsktsk (const char *@var{format}, ...)
1846 @deftypefunx @{@} void as_warn (const char *@var{format}, ...)
1847 @deftypefunx @{@} void as_bad (const char *@var{format}, ...)
1848 @deftypefunx @{@} void as_fatal (const char *@var{format}, ...)
1849 These functions display messages about something amiss with the input file, or
1850 internal problems in the assembler itself.  The current file name and line
1851 number are printed, followed by the supplied message, formatted using
1852 @code{vfprintf}, and a final newline.
1853
1854 An error indicated by @code{as_bad} will result in a non-zero exit status when
1855 the assembler has finished.  Calling @code{as_fatal} will result in immediate
1856 termination of the assembler process.
1857 @end deftypefun
1858
1859 @deftypefun @{@} void as_warn_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1860 @deftypefunx @{@} void as_bad_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1861 These variants permit specification of the file name and line number, and are
1862 used when problems are detected when reprocessing information saved away when
1863 processing some earlier part of the file.  For example, fixups are processed
1864 after all input has been read, but messages about fixups should refer to the
1865 original filename and line number that they are applicable to.
1866 @end deftypefun
1867
1868 @deftypefun @{@} void fprint_value (FILE *@var{file}, valueT @var{val})
1869 @deftypefunx @{@} void sprint_value (char *@var{buf}, valueT @var{val})
1870 These functions are helpful for converting a @code{valueT} value into printable
1871 format, in case it's wider than modes that @code{*printf} can handle.  If the
1872 type is narrow enough, a decimal number will be produced; otherwise, it will be
1873 in hexadecimal.  The value itself is not examined to make this determination.
1874 @end deftypefun
1875
1876 @node Hash tables
1877 @subsection Hash tables
1878 @cindex hash tables
1879
1880 @deftypefun @{@} @{struct hash_control *@} hash_new (void)
1881 Creates the hash table control structure.
1882 @end deftypefun
1883
1884 @deftypefun @{@} void hash_die (struct hash_control *)
1885 Destroy a hash table.
1886 @end deftypefun
1887
1888 @deftypefun @{@} PTR hash_delete (struct hash_control *, const char *)
1889 Deletes entry from the hash table, returns the value it had.
1890 @end deftypefun
1891
1892 @deftypefun @{@} PTR hash_replace (struct hash_control *, const char *, PTR)
1893 Updates the value for an entry already in the table, returning the old value.
1894 If no entry was found, just returns NULL.
1895 @end deftypefun
1896
1897 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_insert (struct hash_control *, const char *, PTR)
1898 Inserting a value already in the table is an error.
1899 Returns an error message or NULL.
1900 @end deftypefun
1901
1902 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_jam (struct hash_control *, const char *, PTR)
1903 Inserts if the value isn't already present, updates it if it is.
1904 @end deftypefun
1905
1906 @node Test suite
1907 @section Test suite
1908 @cindex test suite
1909
1910 The test suite is kind of lame for most processors.  Often it only checks to
1911 see if a couple of files can be assembled without the assembler reporting any
1912 errors.  For more complete testing, write a test which either examines the
1913 assembler listing, or runs @code{objdump} and examines its output.  For the
1914 latter, the TCL procedure @code{run_dump_test} may come in handy.  It takes the
1915 base name of a file, and looks for @file{@var{file}.d}.  This file should
1916 contain as its initial lines a set of variable settings in @samp{#} comments,
1917 in the form:
1918
1919 @example
1920         #@var{varname}: @var{value}
1921 @end example
1922
1923 The @var{varname} may be @code{objdump}, @code{nm}, or @code{as}, in which case
1924 it specifies the options to be passed to the specified programs.  Exactly one
1925 of @code{objdump} or @code{nm} must be specified, as that also specifies which
1926 program to run after the assembler has finished.  If @var{varname} is
1927 @code{source}, it specifies the name of the source file; otherwise,
1928 @file{@var{file}.s} is used.  If @var{varname} is @code{name}, it specifies the
1929 name of the test to be used in the @code{pass} or @code{fail} messages.
1930
1931 The non-commented parts of the file are interpreted as regular expressions, one
1932 per line.  Blank lines in the @code{objdump} or @code{nm} output are skipped,
1933 as are blank lines in the @code{.d} file; the other lines are tested to see if
1934 the regular expression matches the program output.  If it does not, the test
1935 fails.
1936
1937 Note that this means the tests must be modified if the @code{objdump} output
1938 style is changed.
1939
1940 @bye
1941 @c Local Variables:
1942 @c fill-column: 79
1943 @c End: