Add support for a -g switch to GAS
[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14 This chapter is not updated regularly, and it may be out of date.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
862 GAS will call @code{md_parse_option} whenever @code{getopt} returns an
863 unrecognized code, presumably indicating a special code value which appears in
864 @code{md_longopts}.  This function should return non-zero if it handled the
865 option and zero otherwise.  There is no need to print a message about an option
866 not being recognised.  This will be handled by the generic code.
867
868 GAS will call @code{md_show_usage} when a usage message is printed; it should
869 print a description of the machine specific options. @code{md_after_pase_args},
870 if defined, is called after all options are processed, to let the backend
871 override settings done by the generic option parsing.
872
873 @item md_begin
874 @cindex md_begin
875 GAS will call this function at the start of the assembly, after the command
876 line arguments have been parsed and all the machine independent initializations
877 have been completed.
878
879 @item md_cleanup
880 @cindex md_cleanup
881 If you define this macro, GAS will call it at the end of each input file.
882
883 @item md_assemble
884 @cindex md_assemble
885 GAS will call this function for each input line which does not contain a
886 pseudo-op.  The argument is a null terminated string.  The function should
887 assemble the string as an instruction with operands.  Normally
888 @code{md_assemble} will do this by calling @code{frag_more} and writing out
889 some bytes (@pxref{Frags}).  @code{md_assemble} will call @code{fix_new} to
890 create fixups as needed (@pxref{Fixups}).  Targets which need to do special
891 purpose relaxation will call @code{frag_var}.
892
893 @item md_pseudo_table
894 @cindex md_pseudo_table
895 This is a const array of type @code{pseudo_typeS}.  It is a mapping from
896 pseudo-op names to functions.  You should use this table to implement
897 pseudo-ops which are specific to the CPU.
898
899 @item tc_conditional_pseudoop
900 @cindex tc_conditional_pseudoop
901 If this macro is defined, GAS will call it with a @code{pseudo_typeS} argument.
902 It should return non-zero if the pseudo-op is a conditional which controls
903 whether code is assembled, such as @samp{.if}.  GAS knows about the normal
904 conditional pseudo-ops, and you should normally not have to define this macro.
905
906 @item comment_chars
907 @cindex comment_chars
908 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
909 comment.
910
911 @item tc_comment_chars
912 @cindex tc_comment_chars
913 If this macro is defined, GAS will use it instead of @code{comment_chars}.
914
915 @item tc_symbol_chars
916 @cindex tc_symbol_chars
917 If this macro is defined, it is a pointer to a null terminated list of
918 characters which may appear in an operand.  GAS already assumes that all
919 alphanumberic characters, and @samp{$}, @samp{.}, and @samp{_} may appear in an
920 operand (see @samp{symbol_chars} in @file{app.c}).  This macro may be defined
921 to treat additional characters as appearing in an operand.  This affects the
922 way in which GAS removes whitespace before passing the string to
923 @samp{md_assemble}.
924
925 @item line_comment_chars
926 @cindex line_comment_chars
927 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
928 comment when they appear at the start of a line.
929
930 @item line_separator_chars
931 @cindex line_separator_chars
932 This is a null terminated @code{const char} array of characters which separate
933 lines (null and newline are such characters by default, and need not be
934 listed in this array).  Note that line_separator_chars do not separate lines
935 if found in a comment, such as after a character in line_comment_chars or
936 comment_chars.
937
938 @item EXP_CHARS
939 @cindex EXP_CHARS
940 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
941 used as the exponent character in a floating point number.  This is normally
942 @code{"eE"}.
943
944 @item FLT_CHARS
945 @cindex FLT_CHARS
946 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
947 used to indicate a floating point constant.  A zero followed by one of these
948 characters is assumed to be followed by a floating point number; thus they
949 operate the way that @code{0x} is used to indicate a hexadecimal constant.
950 Usually this includes @samp{r} and @samp{f}.
951
952 @item LEX_AT
953 @cindex LEX_AT
954 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{@@} character.  The
955 default is zero.
956
957 Lexical types are a combination of @code{LEX_NAME} and @code{LEX_BEGIN_NAME},
958 both defined in @file{read.h}.  @code{LEX_NAME} indicates that the character
959 may appear in a name.  @code{LEX_BEGIN_NAME} indicates that the character may
960 appear at the beginning of a name.
961
962 @item LEX_BR
963 @cindex LEX_BR
964 You may define this macro to the lexical type of the brace characters @kbd{@{},
965 @kbd{@}}, @kbd{[}, and @kbd{]}.  The default value is zero.
966
967 @item LEX_PCT
968 @cindex LEX_PCT
969 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{%} character.  The
970 default value is zero.
971
972 @item LEX_QM
973 @cindex LEX_QM
974 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{?} character.  The
975 default value it zero.
976
977 @item LEX_DOLLAR
978 @cindex LEX_DOLLAR
979 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{$} character.  The
980 default value is @code{LEX_NAME | LEX_BEGIN_NAME}.
981
982 @item NUMBERS_WITH_SUFFIX
983 @cindex NUMBERS_WITH_SUFFIX
984 When this macro is defined to be non-zero, the parser allows the radix of a
985 constant to be indicated with a suffix.  Valid suffixes are binary (B),
986 octal (Q), and hexadecimal (H).  Case is not significant.
987
988 @item SINGLE_QUOTE_STRINGS
989 @cindex SINGLE_QUOTE_STRINGS
990 If you define this macro, GAS will treat single quotes as string delimiters.
991 Normally only double quotes are accepted as string delimiters.
992
993 @item NO_STRING_ESCAPES
994 @cindex NO_STRING_ESCAPES
995 If you define this macro, GAS will not permit escape sequences in a string.
996
997 @item ONLY_STANDARD_ESCAPES
998 @cindex ONLY_STANDARD_ESCAPES
999 If you define this macro, GAS will warn about the use of nonstandard escape
1000 sequences in a string.
1001
1002 @item md_start_line_hook
1003 @cindex md_start_line_hook
1004 If you define this macro, GAS will call it at the start of each line.
1005
1006 @item LABELS_WITHOUT_COLONS
1007 @cindex LABELS_WITHOUT_COLONS
1008 If you define this macro, GAS will assume that any text at the start of a line
1009 is a label, even if it does not have a colon.
1010
1011 @item TC_START_LABEL
1012 @itemx TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
1013 @cindex TC_START_LABEL
1014 You may define this macro to control what GAS considers to be a label.  The
1015 default definition is to accept any name followed by a colon character.
1016
1017 @item TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
1018 @cindex TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
1019 Same as TC_START_LABEL, but should be used instead of TC_START_LABEL when
1020 LABELS_WITHOUT_COLONS is defined.
1021
1022 @item NO_PSEUDO_DOT
1023 @cindex NO_PSEUDO_DOT
1024 If you define this macro, GAS will not require pseudo-ops to start with a
1025 @kbd{.} character.
1026
1027 @item TC_EQUAL_IN_INSN
1028 @cindex TC_EQUAL_IN_INSN
1029 If you define this macro, it should return nonzero if the instruction is
1030 permitted to contain an @kbd{=} character.  GAS will call it with two
1031 arguments, the character before the @kbd{=} character, and the value of
1032 @code{input_line_pointer} at that point.  GAS uses this macro to decide if a
1033 @kbd{=} is an assignment or an instruction.
1034
1035 @item TC_EOL_IN_INSN
1036 @cindex TC_EOL_IN_INSN
1037 If you define this macro, it should return nonzero if the current input line
1038 pointer should be treated as the end of a line.
1039
1040 @item TC_CASE_SENSITIVE
1041 @cindex TC_CASE_SENSITIVE
1042 Define this macro if instruction mnemonics and pseudos are case sensitive.
1043 The default is to have it undefined giving case insensitive names.
1044
1045 @item md_parse_name
1046 @cindex md_parse_name
1047 If this macro is defined, GAS will call it for any symbol found in an
1048 expression.  You can define this to handle special symbols in a special way.
1049 If a symbol always has a certain value, you should normally enter it in the
1050 symbol table, perhaps using @code{reg_section}.
1051
1052 @item md_undefined_symbol
1053 @cindex md_undefined_symbol
1054 GAS will call this function when a symbol table lookup fails, before it
1055 creates a new symbol.  Typically this would be used to supply symbols whose
1056 name or value changes dynamically, possibly in a context sensitive way.
1057 Predefined symbols with fixed values, such as register names or condition
1058 codes, are typically entered directly into the symbol table when @code{md_begin}
1059 is called.  One argument is passed, a @code{char *} for the symbol.
1060
1061 @item md_operand
1062 @cindex md_operand
1063 GAS will call this function with one argument, an @code{expressionS}
1064 pointer, for any expression that can not be recognized.  When the function
1065 is called, @code{input_line_pointer} will point to the start of the
1066 expression.
1067
1068 @item tc_unrecognized_line
1069 @cindex tc_unrecognized_line
1070 If you define this macro, GAS will call it when it finds a line that it can not
1071 parse.
1072
1073 @item md_do_align
1074 @cindex md_do_align
1075 You may define this macro to handle an alignment directive.  GAS will call it
1076 when the directive is seen in the input file.  For example, the i386 backend
1077 uses this to generate efficient nop instructions of varying lengths, depending
1078 upon the number of bytes that the alignment will skip.
1079
1080 @item HANDLE_ALIGN
1081 @cindex HANDLE_ALIGN
1082 You may define this macro to do special handling for an alignment directive.
1083 GAS will call it at the end of the assembly.
1084
1085 @item TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT (@var{size}, @var{p2var})
1086 @cindex TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT
1087 An @code{.lcomm} directive with no explicit alignment parameter will use this
1088 macro to set @var{p2var} to the alignment that a request for @var{size} bytes
1089 will have.  The alignment is expressed as a power of two.  If no alignment
1090 should take place, the macro definition should do nothing.  Some targets define
1091 a @code{.bss} directive that is also affected by this macro.  The default
1092 definition will set @var{p2var} to the truncated power of two of sizes up to
1093 eight bytes.
1094
1095 @item md_flush_pending_output
1096 @cindex md_flush_pending_output
1097 If you define this macro, GAS will call it each time it skips any space because of a
1098 space filling or alignment or data allocation pseudo-op.
1099
1100 @item TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1101 @cindex TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1102 You may define this macro to parse an expression used in a data allocation
1103 pseudo-op such as @code{.word}.  You can use this to recognize relocation
1104 directives that may appear in such directives.
1105
1106 @item BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1107 @cindex BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1108 If you define this macro, GAS will recognize bitfield instructions in data
1109 allocation pseudo-ops, as used on the i960.
1110
1111 @item REPEAT_CONS_EXPRESSION
1112 @cindex REPEAT_CONS_EXPRESSION
1113 If you define this macro, GAS will recognize repeat counts in data allocation
1114 pseudo-ops, as used on the MIPS.
1115
1116 @item md_cons_align
1117 @cindex md_cons_align
1118 You may define this macro to do any special alignment before a data allocation
1119 pseudo-op.
1120
1121 @item TC_CONS_FIX_NEW
1122 @cindex TC_CONS_FIX_NEW
1123 You may define this macro to generate a fixup for a data allocation pseudo-op.
1124
1125 @item TC_INIT_FIX_DATA (@var{fixp})
1126 @cindex TC_INIT_FIX_DATA
1127 A C statement to initialize the target specific fields of fixup @var{fixp}.
1128 These fields are defined with the @code{TC_FIX_TYPE} macro.
1129
1130 @item TC_FIX_DATA_PRINT (@var{stream}, @var{fixp})
1131 @cindex TC_FIX_DATA_PRINT
1132 A C statement to output target specific debugging information for
1133 fixup @var{fixp} to @var{stream}.  This macro is called by @code{print_fixup}.
1134
1135 @item TC_FRAG_INIT (@var{fragp})
1136 @cindex TC_FRAG_INIT
1137 A C statement to initialize the target specific fields of frag @var{fragp}.
1138 These fields are defined with the @code{TC_FRAG_TYPE} macro.
1139
1140 @item md_number_to_chars
1141 @cindex md_number_to_chars
1142 This should just call either @code{number_to_chars_bigendian} or
1143 @code{number_to_chars_littleendian}, whichever is appropriate.  On targets like
1144 the MIPS which support options to change the endianness, which function to call
1145 is a runtime decision.  On other targets, @code{md_number_to_chars} can be a
1146 simple macro.
1147
1148 @item md_atof (@var{type},@var{litP},@var{sizeP})
1149 @cindex md_atof
1150 This function is called to convert an ASCII string into a floating point value
1151 in format used by the CPU.  It takes three arguments.  The first is @var{type}
1152 which is a byte describing the type of floating point number to be created.
1153 Possible values are @var{'f'} or @var{'s'} for single precision, @var{'d'} or
1154 @var{'r'} for double precision and @var{'x'} or @var{'p'} for extended
1155 precision.  Either lower or upper case versions of these letters can be used.
1156
1157 The second parameter is @var{litP} which is a pointer to a byte array where the
1158 converted value should be stored.  The third argument is @var{sizeP}, which is
1159 a pointer to a integer that should be filled in with the number of
1160 @var{LITTLENUM}s emitted into the byte array.  (@var{LITTLENUM} is defined in
1161 gas/bignum.h).  The function should return NULL upon success or an error string
1162 upon failure.
1163
1164 @item TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL
1165 @cindex TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL (@var{precision})
1166 This macro is used only by @file{atof-ieee.c}.  It should evaluate to true
1167 if floats of the given precision use the largest exponent for normal numbers
1168 instead of NaNs and infinities.  @var{precision} is @samp{F_PRECISION} for
1169 single precision, @samp{D_PRECISION} for double precision, or
1170 @samp{X_PRECISION} for extended double precision.
1171
1172 The macro has a default definition which returns 0 for all cases.
1173
1174 @item md_reloc_size
1175 @cindex md_reloc_size
1176 This variable is only used in the original version of gas (not
1177 @code{BFD_ASSEMBLER} and not @code{MANY_SEGMENTS}).  It holds the size of a
1178 relocation entry.
1179
1180 @item WORKING_DOT_WORD
1181 @itemx md_short_jump_size
1182 @itemx md_long_jump_size
1183 @itemx md_create_short_jump
1184 @itemx md_create_long_jump
1185 @itemx TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1186 @cindex WORKING_DOT_WORD
1187 @cindex md_short_jump_size
1188 @cindex md_long_jump_size
1189 @cindex md_create_short_jump
1190 @cindex md_create_long_jump
1191 @cindex TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1192 If @code{WORKING_DOT_WORD} is defined, GAS will not do broken word processing
1193 (@pxref{Broken words}).  Otherwise, you should set @code{md_short_jump_size} to
1194 the size of a short jump (a jump that is just long enough to jump around a
1195 number of long jumps) and @code{md_long_jump_size} to the size of a long jump
1196 (a jump that can go anywhere in the function).  You should define
1197 @code{md_create_short_jump} to create a short jump around a number of long
1198 jumps, and define @code{md_create_long_jump} to create a long jump.
1199 If defined, the macro TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD will be called for each
1200 adjusted word just before the word is output.  The macro takes two arguments,
1201 an @code{addressT} with the adjusted word and a pointer to the current
1202 @code{struct broken_word}.
1203
1204 @item md_estimate_size_before_relax
1205 @cindex md_estimate_size_before_relax
1206 This function returns an estimate of the size of a @code{rs_machine_dependent}
1207 frag before any relaxing is done.  It may also create any necessary
1208 relocations.
1209
1210 @item md_relax_frag
1211 @cindex md_relax_frag
1212 This macro may be defined to relax a frag.  GAS will call this with the
1213 segment, the frag, and the change in size of all previous frags;
1214 @code{md_relax_frag} should return the change in size of the frag.
1215 @xref{Relaxation}.
1216
1217 @item TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1218 @cindex TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1219 If you do not define @code{md_relax_frag}, you may define
1220 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE} as a table of @code{relax_typeS} structures.  The
1221 machine independent code knows how to use such a table to relax PC relative
1222 references.  See @file{tc-m68k.c} for an example.  @xref{Relaxation}.
1223
1224 @item md_prepare_relax_scan
1225 @cindex md_prepare_relax_scan
1226 If defined, it is a C statement that is invoked prior to scanning
1227 the relax table.
1228
1229 @item LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1230 @cindex LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1231 If you define this macro, and the global variable @samp{linkrelax} is set
1232 (because of a command line option, or unconditionally in @code{md_begin}), a
1233 @samp{.align} directive will cause extra space to be allocated.  The linker can
1234 then discard this space when relaxing the section.
1235
1236 @item TC_LINKRELAX_FIXUP (@var{segT})
1237 @cindex TC_LINKRELAX_FIXUP
1238 If defined, this macro allows control over whether fixups for a
1239 given section will be processed when the @var{linkrelax} variable is
1240 set.  The macro is given the N_TYPE bits for the section in its
1241 @var{segT} argument.  If the macro evaluates to a non-zero value
1242 then the fixups will be converted into relocs, otherwise they will
1243 be passed to @var{md_apply_fix3} as normal.
1244
1245 @item md_convert_frag
1246 @cindex md_convert_frag
1247 GAS will call this for each rs_machine_dependent fragment.
1248 The instruction is completed using the data from the relaxation pass.
1249 It may also create any necessary relocations.
1250 @xref{Relaxation}.
1251
1252 @item TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1253 @cindex TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1254 Specifies the value to be assigned to @code{finalize_syms} before the function
1255 @code{size_segs} is called.  Since @code{size_segs} calls @code{cvt_frag_to_fill}
1256 which can call @code{md_convert_frag}, this constant governs whether the symbols 
1257 accessed in @code{md_convert_frag} will be fully resolved.  In particular it
1258 governs whether local symbols will have been resolved, and had their frag
1259 information removed.  Depending upon the processing performed by
1260 @code{md_convert_frag} the frag information may or may not be necessary, as may
1261 the resolved values of the symbols.  The default value is 1.
1262
1263 @item TC_VALIDATE_FIX (@var{fixP}, @var{seg}, @var{skip})
1264 @cindex TC_VALIDATE_FIX
1265 This macro is evaluated for each fixup (when @var{linkrelax} is not set).
1266 It may be used to change the fixup in @code{struct fix *@var{fixP}} before
1267 the generic code sees it, or to fully process the fixup.  In the latter case,
1268 a @code{goto @var{skip}} will bypass the generic code.
1269
1270 @item md_apply_fix3 (@var{fixP}, @var{valP}, @var{seg})
1271 @cindex md_apply_fix3
1272 GAS will call this for each fixup that passes the @code{TC_VALIDATE_FIX} test
1273 when @var{linkrelax} is not set.  It should store the correct value in the
1274 object file.  @code{struct fix *@var{fixP}} is the fixup @code{md_apply_fix3}
1275 is operating on.  @code{valueT *@var{valP}} is the value to store into the
1276 object files, or at least is the generic code's best guess.  Specifically,
1277 *@var{valP} is the value of the fixup symbol, perhaps modified by
1278 @code{MD_APPLY_SYM_VALUE}, plus @code{@var{fixP}->fx_offset} (symbol addend),
1279 less @code{MD_PCREL_FROM_SECTION} for pc-relative fixups.
1280 @code{segT @var{seg}} is the section the fix is in.
1281 @code{fixup_segment} performs a generic overflow check on *@var{valP} after
1282 @code{md_apply_fix3} returns.  If the overflow check is relevant for the target
1283 machine, then @code{md_apply_fix3} should modify *@var{valP}, typically to the
1284 value stored in the object file.
1285
1286 @item TC_FORCE_RELOCATION (@var{fix})
1287 @cindex TC_FORCE_RELOCATION
1288 If this macro returns non-zero, it guarantees that a relocation will be emitted
1289 even when the value can be resolved locally, as @code{fixup_segment} tries to
1290 reduce the number of relocations emitted.  For example, a fixup expression
1291 against an absolute symbol will normally not require a reloc.  If undefined,
1292 a default of @w{@code{(S_FORCE_RELOC ((@var{fix})->fx_addsy))}} is used.
1293
1294 @item TC_FORCE_RELOCATION_ABS (@var{fix})
1295 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_ABS
1296 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against an
1297 absolute symbol.  If undefined, @code{TC_FORCE_RELOCATION} will be used.
1298
1299 @item TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL (@var{fix})
1300 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL
1301 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against a
1302 symbol in the current section.  If undefined, fixups that are not
1303 @code{fx_pcrel} or @code{fx_plt} or for which @code{TC_FORCE_RELOCATION}
1304 returns non-zero, will emit relocs.
1305
1306 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME (@var{fix}, @var{seg})
1307 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME
1308 This macro controls resolution of fixup expressions involving the
1309 difference of two symbols in the same section.  If this macro returns zero,
1310 the subtrahend will be resolved and @code{fx_subsy} set to @code{NULL} for
1311 @code{md_apply_fix3}.  If undefined, the default of
1312 @w{@code{! SEG_NORMAL (@var{seg}) || TC_FORCE_RELOCATION (@var{fix})}} will
1313 be used.
1314
1315 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS (@var{fix})
1316 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS
1317 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME}, but used when the subtrahend is an
1318 absolute symbol.  If the macro is undefined a default of @code{0} is used.
1319
1320 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL (@var{fix})
1321 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL
1322 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS}, but the subtrahend is a symbol in the
1323 same section as the fixup.
1324
1325 @item TC_VALIDATE_FIX_SUB (@var{fix})
1326 @cindex TC_VALIDATE_FIX_SUB
1327 This macro is evaluated for any fixup with a @code{fx_subsy} that
1328 @code{fixup_segment} cannot reduce to a number.  If the macro returns
1329 @code{false} an error will be reported.
1330
1331 @item MD_APPLY_SYM_VALUE (@var{fix})
1332 @cindex MD_APPLY_SYM_VALUE
1333 This macro controls whether the symbol value becomes part of the value passed
1334 to @code{md_apply_fix3}.  If the macro is undefined, or returns non-zero, the
1335 symbol value will be included.  For ELF, a suitable definition might simply be
1336 @code{0}, because ELF relocations don't include the symbol value in the addend.
1337
1338 @item S_FORCE_RELOC (@var{sym}, @var{strict})
1339 @cindex S_FORCE_RELOC
1340 This macro (or function, for @code{BFD_ASSEMBLER} gas) returns true for symbols
1341 that should not be reduced to section symbols or eliminated from expressions,
1342 because they may be overridden by the linker.  ie. for symbols that are
1343 undefined or common, and when @var{strict} is set, weak, or global (for ELF
1344 assemblers that support ELF shared library linking semantics).
1345
1346 @item EXTERN_FORCE_RELOC
1347 @cindex EXTERN_FORCE_RELOC
1348 This macro controls whether @code{S_FORCE_RELOC} returns true for global
1349 symbols.  If undefined, the default is @code{true} for ELF assemblers, and
1350 @code{false} for non-ELF.
1351
1352 @item tc_gen_reloc
1353 @cindex tc_gen_reloc
1354 A @code{BFD_ASSEMBLER} GAS will call this to generate a reloc.  GAS will pass
1355 the resulting reloc to @code{bfd_install_relocation}.  This currently works
1356 poorly, as @code{bfd_install_relocation} often does the wrong thing, and
1357 instances of @code{tc_gen_reloc} have been written to work around the problems,
1358 which in turns makes it difficult to fix @code{bfd_install_relocation}.
1359
1360 @item RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1361 @cindex RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1362 If you define this macro, it means that @code{tc_gen_reloc} may return multiple
1363 relocation entries for a single fixup.  In this case, the return value of
1364 @code{tc_gen_reloc} is a pointer to a null terminated array.
1365
1366 @item MAX_RELOC_EXPANSION
1367 @cindex MAX_RELOC_EXPANSION
1368 You must define this if @code{RELOC_EXPANSION_POSSIBLE} is defined; it
1369 indicates the largest number of relocs which @code{tc_gen_reloc} may return for
1370 a single fixup.
1371
1372 @item tc_fix_adjustable
1373 @cindex tc_fix_adjustable
1374 You may define this macro to indicate whether a fixup against a locally defined
1375 symbol should be adjusted to be against the section symbol.  It should return a
1376 non-zero value if the adjustment is acceptable.
1377
1378 @item MD_PCREL_FROM_SECTION (@var{fixp}, @var{section})
1379 @cindex MD_PCREL_FROM_SECTION
1380 If you define this macro, it should return the position from which the PC
1381 relative adjustment for a PC relative fixup should be made.  On many
1382 processors, the base of a PC relative instruction is the next instruction,
1383 so this macro would return the length of an instruction, plus the address of
1384 the PC relative fixup.  The latter can be calculated as
1385 @var{fixp}->fx_where + @var{fixp}->fx_frag->fr_address .
1386
1387 @item md_pcrel_from
1388 @cindex md_pcrel_from
1389 This is the default value of @code{MD_PCREL_FROM_SECTION}.  The difference is
1390 that @code{md_pcrel_from} does not take a section argument.
1391
1392 @item tc_frob_label
1393 @cindex tc_frob_label
1394 If you define this macro, GAS will call it each time a label is defined.
1395
1396 @item md_section_align
1397 @cindex md_section_align
1398 GAS will call this function for each section at the end of the assembly, to
1399 permit the CPU backend to adjust the alignment of a section.  The function
1400 must take two arguments, a @code{segT} for the section and a @code{valueT}
1401 for the size of the section, and return a @code{valueT} for the rounded
1402 size.
1403
1404 @item md_macro_start
1405 @cindex md_macro_start
1406 If defined, GAS will call this macro when it starts to include a macro
1407 expansion.  @code{macro_nest} indicates the current macro nesting level, which
1408 includes the one being expanded.
1409
1410 @item md_macro_info
1411 @cindex md_macro_info
1412 If defined, GAS will call this macro after the macro expansion has been
1413 included in the input and after parsing the macro arguments.  The single
1414 argument is a pointer to the macro processing's internal representation of the
1415 macro (macro_entry *), which includes expansion of the formal arguments.
1416
1417 @item md_macro_end
1418 @cindex md_macro_end
1419 Complement to md_macro_start.  If defined, it is called when finished
1420 processing an inserted macro expansion, just before decrementing macro_nest.
1421
1422 @item DOUBLEBAR_PARALLEL
1423 @cindex DOUBLEBAR_PARALLEL
1424 Affects the preprocessor so that lines containing '||' don't have their
1425 whitespace stripped following the double bar.  This is useful for targets that
1426 implement parallel instructions.
1427
1428 @item KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1429 @cindex KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1430 Normally, whitespace is compressed and removed when, in the presence of the
1431 colon, the adjoining tokens can be distinguished.  This option affects the
1432 preprocessor so that whitespace around colons is preserved.  This is useful
1433 when colons might be removed from the input after preprocessing but before
1434 assembling, so that adjoining tokens can still be distinguished if there is
1435 whitespace, or concatenated if there is not.
1436
1437 @item tc_frob_section
1438 @cindex tc_frob_section
1439 If you define this macro, a @code{BFD_ASSEMBLER} GAS will call it for each
1440 section at the end of the assembly.
1441
1442 @item tc_frob_file_before_adjust
1443 @cindex tc_frob_file_before_adjust
1444 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1445 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1446 symbols.
1447
1448 @item tc_frob_symbol
1449 @cindex tc_frob_symbol
1450 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1451 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1452 macro to set its second argument to a non-zero value.
1453
1454 @item tc_frob_file
1455 @cindex tc_frob_file
1456 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1457 completed, but before the relocations have been generated.
1458
1459 @item tc_frob_file_after_relocs
1460 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1461 generated.
1462
1463 @item md_post_relax_hook
1464 If you define this macro, GAS will call it after relaxing and sizing the
1465 segments.
1466
1467 @item LISTING_HEADER
1468 A string to use on the header line of a listing.  The default value is simply
1469 @code{"GAS LISTING"}.
1470
1471 @item LISTING_WORD_SIZE
1472 The number of bytes to put into a word in a listing.  This affects the way the
1473 bytes are clumped together in the listing.  For example, a value of 2 might
1474 print @samp{1234 5678} where a value of 1 would print @samp{12 34 56 78}.  The
1475 default value is 4.
1476
1477 @item LISTING_LHS_WIDTH
1478 The number of words of data to print on the first line of a listing for a
1479 particular source line, where each word is @code{LISTING_WORD_SIZE} bytes.  The
1480 default value is 1.
1481
1482 @item LISTING_LHS_WIDTH_SECOND
1483 Like @code{LISTING_LHS_WIDTH}, but applying to the second and subsequent line
1484 of the data printed for a particular source line.  The default value is 1.
1485
1486 @item LISTING_LHS_CONT_LINES
1487 The maximum number of continuation lines to print in a listing for a particular
1488 source line.  The default value is 4.
1489
1490 @item LISTING_RHS_WIDTH
1491 The maximum number of characters to print from one line of the input file.  The
1492 default value is 100.
1493
1494 @item TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1495 @cindex TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1496 The COFF @code{.section} directive will use the value of this macro to set
1497 a new section's attributes when a directive has no valid flags or when the
1498 flag is @code{w}. The default value of the macro is @code{SEC_LOAD | SEC_DATA}.
1499
1500 @item DWARF2_FORMAT ()
1501 @cindex DWARF2_FORMAT
1502 If you define this, it should return one of @code{dwarf2_format_32bit},
1503 @code{dwarf2_format_64bit}, or @code{dwarf2_format_64bit_irix} to indicate
1504 the size of internal DWARF section offsets and the format of the DWARF initial
1505 length fields.  When @code{dwarf2_format_32bit} is returned, the initial
1506 length field will be 4 bytes long and section offsets are 32 bits in size.
1507 For @code{dwarf2_format_64bit} and @code{dwarf2_format_64bit_irix}, section
1508 offsets are 64 bits in size, but the initial length field differs.  An 8 byte
1509 initial length is indicated by @code{dwarf2_format_64bit_irix} and
1510 @code{dwarf2_format_64bit} indicates a 12 byte initial length field in
1511 which the first four bytes are 0xffffffff and the next 8 bytes are
1512 the section's length.
1513
1514 If you don't define this, @code{dwarf2_format_32bit} will be used as
1515 the default.
1516
1517 This define only affects @code{.debug_info} and @code{.debug_line}
1518 sections generated by the assembler.  DWARF 2 sections generated by
1519 other tools will be unaffected by this setting.
1520
1521 @item DWARF2_ADDR_SIZE (@var{bfd})
1522 @cindex DWARF2_ADDR_SIZE
1523 It should return the size of an address, as it should be represented in
1524 debugging info.  If you don't define this macro, the default definition uses
1525 the number of bits per address, as defined in @var{bfd}, divided by 8.
1526
1527 @item   MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR
1528 @cindex MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR
1529 If defined this macro is the name of a function to be called when the
1530 @samp{--gen-debug} switch is detected on the assembler's command line.  The
1531 prototype for the function looks like this:
1532
1533 @smallexample
1534    enum debug_info_type MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR (int * use_gnu_extensions)
1535 @end smallexample
1536
1537 The function should return the debug format that is preferred by the CPU
1538 backend.  This format will be used when generating assembler specific debug
1539 information.
1540
1541 @end table
1542
1543 @node Object format backend
1544 @subsection Writing an object format backend
1545 @cindex object format backend
1546 @cindex @file{obj-@var{fmt}}
1547
1548 As with the CPU backend, the object format backend must define a few things,
1549 and may define some other things.  The interface to the object format backend
1550 is generally simpler; most of the support for an object file format consists of
1551 defining a number of pseudo-ops.
1552
1553 The object format @file{.h} file must include @file{targ-cpu.h}.
1554
1555 This section will only define the @code{BFD_ASSEMBLER} version of GAS.  It is
1556 impossible to support a new object file format using any other version anyhow,
1557 as the original GAS version only supports a.out, and the @code{MANY_SEGMENTS}
1558 GAS version only supports COFF.
1559
1560 @table @code
1561 @item OBJ_@var{format}
1562 @cindex OBJ_@var{format}
1563 By convention, you should define this macro in the @file{.h} file.  For
1564 example, @file{obj-elf.h} defines @code{OBJ_ELF}.  You might have to use this
1565 if it is necessary to add object file format specific code to the CPU file.
1566
1567 @item obj_begin
1568 If you define this macro, GAS will call it at the start of the assembly, after
1569 the command line arguments have been parsed and all the machine independent
1570 initializations have been completed.
1571
1572 @item obj_app_file
1573 @cindex obj_app_file
1574 If you define this macro, GAS will invoke it when it sees a @code{.file}
1575 pseudo-op or a @samp{#} line as used by the C preprocessor.
1576
1577 @item OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1578 @cindex OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1579 You should define this macro to copy object format specific information from
1580 one symbol to another.  GAS will call it when one symbol is equated to
1581 another.
1582
1583 @item obj_sec_sym_ok_for_reloc
1584 @cindex obj_sec_sym_ok_for_reloc
1585 You may define this macro to indicate that it is OK to use a section symbol in
1586 a relocation entry.  If it is not, GAS will define a new symbol at the start
1587 of a section.
1588
1589 @item EMIT_SECTION_SYMBOLS
1590 @cindex EMIT_SECTION_SYMBOLS
1591 You should define this macro with a zero value if you do not want to include
1592 section symbols in the output symbol table.  The default value for this macro
1593 is one.
1594
1595 @item obj_adjust_symtab
1596 @cindex obj_adjust_symtab
1597 If you define this macro, GAS will invoke it just before setting the symbol
1598 table of the output BFD.  For example, the COFF support uses this macro to
1599 generate a @code{.file} symbol if none was generated previously.
1600
1601 @item SEPARATE_STAB_SECTIONS
1602 @cindex SEPARATE_STAB_SECTIONS
1603 You may define this macro to a nonzero value to indicate that stabs should be
1604 placed in separate sections, as in ELF.
1605
1606 @item INIT_STAB_SECTION
1607 @cindex INIT_STAB_SECTION
1608 You may define this macro to initialize the stabs section in the output file.
1609
1610 @item OBJ_PROCESS_STAB
1611 @cindex OBJ_PROCESS_STAB
1612 You may define this macro to do specific processing on a stabs entry.
1613
1614 @item obj_frob_section
1615 @cindex obj_frob_section
1616 If you define this macro, GAS will call it for each section at the end of the
1617 assembly.
1618
1619 @item obj_frob_file_before_adjust
1620 @cindex obj_frob_file_before_adjust
1621 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1622 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1623 symbols.
1624
1625 @item obj_frob_symbol
1626 @cindex obj_frob_symbol
1627 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1628 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1629 macro to set its second argument to a non-zero value.
1630
1631 @item obj_frob_file
1632 @cindex obj_frob_file
1633 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1634 completed, but before the relocations have been generated.
1635
1636 @item obj_frob_file_after_relocs
1637 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1638 generated.
1639
1640 @item SET_SECTION_RELOCS (@var{sec}, @var{relocs}, @var{n})
1641 @cindex SET_SECTION_RELOCS
1642 If you define this, it will be called after the relocations have been set for
1643 the section @var{sec}.  The list of relocations is in @var{relocs}, and the
1644 number of relocations is in @var{n}.  This is only used with
1645 @code{BFD_ASSEMBLER}.
1646 @end table
1647
1648 @node Emulations
1649 @subsection Writing emulation files
1650
1651 Normally you do not have to write an emulation file.  You can just use
1652 @file{te-generic.h}.
1653
1654 If you do write your own emulation file, it must include @file{obj-format.h}.
1655
1656 An emulation file will often define @code{TE_@var{EM}}; this may then be used
1657 in other files to change the output.
1658
1659 @node Relaxation
1660 @section Relaxation
1661 @cindex relaxation
1662
1663 @dfn{Relaxation} is a generic term used when the size of some instruction or
1664 data depends upon the value of some symbol or other data.
1665
1666 GAS knows to relax a particular type of PC relative relocation using a table.
1667 You can also define arbitrarily complex forms of relaxation yourself.
1668
1669 @menu
1670 * Relaxing with a table::       Relaxing with a table
1671 * General relaxing::            General relaxing
1672 @end menu
1673
1674 @node Relaxing with a table
1675 @subsection Relaxing with a table
1676
1677 If you do not define @code{md_relax_frag}, and you do define
1678 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE}, GAS will relax @code{rs_machine_dependent} frags
1679 based on the frag subtype and the displacement to some specified target
1680 address.  The basic idea is that several machines have different addressing
1681 modes for instructions that can specify different ranges of values, with
1682 successive modes able to access wider ranges, including the entirety of the
1683 previous range.  Smaller ranges are assumed to be more desirable (perhaps the
1684 instruction requires one word instead of two or three); if this is not the
1685 case, don't describe the smaller-range, inferior mode.
1686
1687 The @code{fr_subtype} field of a frag is an index into a CPU-specific
1688 relaxation table.  That table entry indicates the range of values that can be
1689 stored, the number of bytes that will have to be added to the frag to
1690 accommodate the addressing mode, and the index of the next entry to examine if
1691 the value to be stored is outside the range accessible by the current
1692 addressing mode.  The @code{fr_symbol} field of the frag indicates what symbol
1693 is to be accessed; the @code{fr_offset} field is added in.
1694
1695 If the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is defined, which currently should only happen
1696 for the NS32k family, the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is called on the frag to
1697 compute an adjustment to be made to the displacement.
1698
1699 The value fitted by the relaxation code is always assumed to be a displacement
1700 from the current frag.  (More specifically, from @code{fr_fix} bytes into the
1701 frag.)
1702 @ignore
1703 This seems kinda silly.  What about fitting small absolute values?  I suppose
1704 @code{md_assemble} is supposed to take care of that, but if the operand is a
1705 difference between symbols, it might not be able to, if the difference was not
1706 computable yet.
1707 @end ignore
1708
1709 The end of the relaxation sequence is indicated by a ``next'' value of 0.  This
1710 means that the first entry in the table can't be used.
1711
1712 For some configurations, the linker can do relaxing within a section of an
1713 object file.  If call instructions of various sizes exist, the linker can
1714 determine which should be used in each instance, when a symbol's value is
1715 resolved.  In order for the linker to avoid wasting space and having to insert
1716 no-op instructions, it must be able to expand or shrink the section contents
1717 while still preserving intra-section references and meeting alignment
1718 requirements.
1719
1720 For the i960 using b.out format, no expansion is done; instead, each
1721 @samp{.align} directive causes extra space to be allocated, enough that when
1722 the linker is relaxing a section and removing unneeded space, it can discard
1723 some or all of this extra padding and cause the following data to be correctly
1724 aligned.
1725
1726 For the H8/300, I think the linker expands calls that can't reach, and doesn't
1727 worry about alignment issues; the cpu probably never needs any significant
1728 alignment beyond the instruction size.
1729
1730 The relaxation table type contains these fields:
1731
1732 @table @code
1733 @item long rlx_forward
1734 Forward reach, must be non-negative.
1735 @item long rlx_backward
1736 Backward reach, must be zero or negative.
1737 @item rlx_length
1738 Length in bytes of this addressing mode.
1739 @item rlx_more
1740 Index of the next-longer relax state, or zero if there is no next relax state.
1741 @end table
1742
1743 The relaxation is done in @code{relax_segment} in @file{write.c}.  The
1744 difference in the length fields between the original mode and the one finally
1745 chosen by the relaxing code is taken as the size by which the current frag will
1746 be increased in size.  For example, if the initial relaxing mode has a length
1747 of 2 bytes, and because of the size of the displacement, it gets upgraded to a
1748 mode with a size of 6 bytes, it is assumed that the frag will grow by 4 bytes.
1749 (The initial two bytes should have been part of the fixed portion of the frag,
1750 since it is already known that they will be output.)  This growth must be
1751 effected by @code{md_convert_frag}; it should increase the @code{fr_fix} field
1752 by the appropriate size, and fill in the appropriate bytes of the frag.
1753 (Enough space for the maximum growth should have been allocated in the call to
1754 frag_var as the second argument.)
1755
1756 If relocation records are needed, they should be emitted by
1757 @code{md_estimate_size_before_relax}.  This function should examine the target
1758 symbol of the supplied frag and correct the @code{fr_subtype} of the frag if
1759 needed.  When this function is called, if the symbol has not yet been defined,
1760 it will not become defined later; however, its value may still change if the
1761 section it is in gets relaxed.
1762
1763 Usually, if the symbol is in the same section as the frag (given by the
1764 @var{sec} argument), the narrowest likely relaxation mode is stored in
1765 @code{fr_subtype}, and that's that.
1766
1767 If the symbol is undefined, or in a different section (and therefore movable
1768 to an arbitrarily large distance), the largest available relaxation mode is
1769 specified, @code{fix_new} is called to produce the relocation record,
1770 @code{fr_fix} is increased to include the relocated field (remember, this
1771 storage was allocated when @code{frag_var} was called), and @code{frag_wane} is
1772 called to convert the frag to an @code{rs_fill} frag with no variant part.
1773 Sometimes changing addressing modes may also require rewriting the instruction.
1774 It can be accessed via @code{fr_opcode} or @code{fr_fix}.
1775
1776 If you generate frags separately for the basic insn opcode and any relaxable
1777 operands, do not call @code{fix_new} thinking you can emit fixups for the
1778 opcode field from the relaxable frag.  It is not guaranteed to be the same frag.
1779 If you need to emit fixups for the opcode field from inspection of the
1780 relaxable frag, then you need to generate a common frag for both the basic
1781 opcode and relaxable fields, or you need to provide the frag for the opcode to
1782 pass to @code{fix_new}.  The latter can be done for example by defining
1783 @code{TC_FRAG_TYPE} to include a pointer to it and defining @code{TC_FRAG_INIT}
1784 to set the pointer.
1785
1786 Sometimes @code{fr_var} is increased instead, and @code{frag_wane} is not
1787 called.  I'm not sure, but I think this is to keep @code{fr_fix} referring to
1788 an earlier byte, and @code{fr_subtype} set to @code{rs_machine_dependent} so
1789 that @code{md_convert_frag} will get called.
1790
1791 @node General relaxing
1792 @subsection General relaxing
1793
1794 If using a simple table is not suitable, you may implement arbitrarily complex
1795 relaxation semantics yourself.  For example, the MIPS backend uses this to emit
1796 different instruction sequences depending upon the size of the symbol being
1797 accessed.
1798
1799 When you assemble an instruction that may need relaxation, you should allocate
1800 a frag using @code{frag_var} or @code{frag_variant} with a type of
1801 @code{rs_machine_dependent}.  You should store some sort of information in the
1802 @code{fr_subtype} field so that you can figure out what to do with the frag
1803 later.
1804
1805 When GAS reaches the end of the input file, it will look through the frags and
1806 work out their final sizes.
1807
1808 GAS will first call @code{md_estimate_size_before_relax} on each
1809 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function must return an estimated size
1810 for the frag.
1811
1812 GAS will then loop over the frags, calling @code{md_relax_frag} on each
1813 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function should return the change in
1814 size of the frag.  GAS will keep looping over the frags until none of the frags
1815 changes size.
1816
1817 @node Broken words
1818 @section Broken words
1819 @cindex internals, broken words
1820 @cindex broken words
1821
1822 Some compilers, including GCC, will sometimes emit switch tables specifying
1823 16-bit @code{.word} displacements to branch targets, and branch instructions
1824 that load entries from that table to compute the target address.  If this is
1825 done on a 32-bit machine, there is a chance (at least with really large
1826 functions) that the displacement will not fit in 16 bits.  The assembler
1827 handles this using a concept called @dfn{broken words}.  This idea is well
1828 named, since there is an implied promise that the 16-bit field will in fact
1829 hold the specified displacement.
1830
1831 If broken word processing is enabled, and a situation like this is encountered,
1832 the assembler will insert a jump instruction into the instruction stream, close
1833 enough to be reached with the 16-bit displacement.  This jump instruction will
1834 transfer to the real desired target address.  Thus, as long as the @code{.word}
1835 value really is used as a displacement to compute an address to jump to, the
1836 net effect will be correct (minus a very small efficiency cost).  If
1837 @code{.word} directives with label differences for values are used for other
1838 purposes, however, things may not work properly.  For targets which use broken
1839 words, the @samp{-K} option will warn when a broken word is discovered.
1840
1841 The broken word code is turned off by the @code{WORKING_DOT_WORD} macro.  It
1842 isn't needed if @code{.word} emits a value large enough to contain an address
1843 (or, more correctly, any possible difference between two addresses).
1844
1845 @node Internal functions
1846 @section Internal functions
1847
1848 This section describes basic internal functions used by GAS.
1849
1850 @menu
1851 * Warning and error messages::  Warning and error messages
1852 * Hash tables::                 Hash tables
1853 @end menu
1854
1855 @node Warning and error messages
1856 @subsection Warning and error messages
1857
1858 @deftypefun  @{@} int had_warnings (void)
1859 @deftypefunx @{@} int had_errors (void)
1860 Returns non-zero if any warnings or errors, respectively, have been printed
1861 during this invocation.
1862 @end deftypefun
1863
1864 @deftypefun @{@} void as_perror (const char *@var{gripe}, const char *@var{filename})
1865 Displays a BFD or system error, then clears the error status.
1866 @end deftypefun
1867
1868 @deftypefun  @{@} void as_tsktsk (const char *@var{format}, ...)
1869 @deftypefunx @{@} void as_warn (const char *@var{format}, ...)
1870 @deftypefunx @{@} void as_bad (const char *@var{format}, ...)
1871 @deftypefunx @{@} void as_fatal (const char *@var{format}, ...)
1872 These functions display messages about something amiss with the input file, or
1873 internal problems in the assembler itself.  The current file name and line
1874 number are printed, followed by the supplied message, formatted using
1875 @code{vfprintf}, and a final newline.
1876
1877 An error indicated by @code{as_bad} will result in a non-zero exit status when
1878 the assembler has finished.  Calling @code{as_fatal} will result in immediate
1879 termination of the assembler process.
1880 @end deftypefun
1881
1882 @deftypefun @{@} void as_warn_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1883 @deftypefunx @{@} void as_bad_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1884 These variants permit specification of the file name and line number, and are
1885 used when problems are detected when reprocessing information saved away when
1886 processing some earlier part of the file.  For example, fixups are processed
1887 after all input has been read, but messages about fixups should refer to the
1888 original filename and line number that they are applicable to.
1889 @end deftypefun
1890
1891 @deftypefun @{@} void fprint_value (FILE *@var{file}, valueT @var{val})
1892 @deftypefunx @{@} void sprint_value (char *@var{buf}, valueT @var{val})
1893 These functions are helpful for converting a @code{valueT} value into printable
1894 format, in case it's wider than modes that @code{*printf} can handle.  If the
1895 type is narrow enough, a decimal number will be produced; otherwise, it will be
1896 in hexadecimal.  The value itself is not examined to make this determination.
1897 @end deftypefun
1898
1899 @node Hash tables
1900 @subsection Hash tables
1901 @cindex hash tables
1902
1903 @deftypefun @{@} @{struct hash_control *@} hash_new (void)
1904 Creates the hash table control structure.
1905 @end deftypefun
1906
1907 @deftypefun @{@} void hash_die (struct hash_control *)
1908 Destroy a hash table.
1909 @end deftypefun
1910
1911 @deftypefun @{@} PTR hash_delete (struct hash_control *, const char *)
1912 Deletes entry from the hash table, returns the value it had.
1913 @end deftypefun
1914
1915 @deftypefun @{@} PTR hash_replace (struct hash_control *, const char *, PTR)
1916 Updates the value for an entry already in the table, returning the old value.
1917 If no entry was found, just returns NULL.
1918 @end deftypefun
1919
1920 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_insert (struct hash_control *, const char *, PTR)
1921 Inserting a value already in the table is an error.
1922 Returns an error message or NULL.
1923 @end deftypefun
1924
1925 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_jam (struct hash_control *, const char *, PTR)
1926 Inserts if the value isn't already present, updates it if it is.
1927 @end deftypefun
1928
1929 @node Test suite
1930 @section Test suite
1931 @cindex test suite
1932
1933 The test suite is kind of lame for most processors.  Often it only checks to
1934 see if a couple of files can be assembled without the assembler reporting any
1935 errors.  For more complete testing, write a test which either examines the
1936 assembler listing, or runs @code{objdump} and examines its output.  For the
1937 latter, the TCL procedure @code{run_dump_test} may come in handy.  It takes the
1938 base name of a file, and looks for @file{@var{file}.d}.  This file should
1939 contain as its initial lines a set of variable settings in @samp{#} comments,
1940 in the form:
1941
1942 @example
1943         #@var{varname}: @var{value}
1944 @end example
1945
1946 The @var{varname} may be @code{objdump}, @code{nm}, or @code{as}, in which case
1947 it specifies the options to be passed to the specified programs.  Exactly one
1948 of @code{objdump} or @code{nm} must be specified, as that also specifies which
1949 program to run after the assembler has finished.  If @var{varname} is
1950 @code{source}, it specifies the name of the source file; otherwise,
1951 @file{@var{file}.s} is used.  If @var{varname} is @code{name}, it specifies the
1952 name of the test to be used in the @code{pass} or @code{fail} messages.
1953
1954 The non-commented parts of the file are interpreted as regular expressions, one
1955 per line.  Blank lines in the @code{objdump} or @code{nm} output are skipped,
1956 as are blank lines in the @code{.d} file; the other lines are tested to see if
1957 the regular expression matches the program output.  If it does not, the test
1958 fails.
1959
1960 Note that this means the tests must be modified if the @code{objdump} output
1961 style is changed.
1962
1963 @bye
1964 @c Local Variables:
1965 @c fill-column: 79
1966 @c End: