Update copyright years
[external/binutils.git] / gas / doc / internals.texi
1 \input texinfo
2 @c  Copyright (C) 1991-2014 Free Software Foundation, Inc.
3 @setfilename internals.info
4 @node Top
5 @top Assembler Internals
6 @raisesections
7 @cindex internals
8
9 This chapter describes the internals of the assembler.  It is incomplete, but
10 it may help a bit.
11
12 This chapter is not updated regularly, and it may be out of date.
13
14 @menu
15 * Data types::          Data types
16 * GAS processing::      What GAS does when it runs
17 * Porting GAS::         Porting GAS
18 * Relaxation::          Relaxation
19 * Broken words::        Broken words
20 * Internal functions::  Internal functions
21 * Test suite::          Test suite
22 @end menu
23
24 @node Data types
25 @section Data types
26 @cindex internals, data types
27
28 This section describes some fundamental GAS data types.
29
30 @menu
31 * Symbols::             The symbolS structure
32 * Expressions::         The expressionS structure
33 * Fixups::              The fixS structure
34 * Frags::               The fragS structure
35 @end menu
36
37 @node Symbols
38 @subsection Symbols
39 @cindex internals, symbols
40 @cindex symbols, internal
41 @cindex symbolS structure
42
43 The definition for the symbol structure, @code{symbolS}, is located in
44 @file{struc-symbol.h}.
45
46 In general, the fields of this structure may not be referred to directly.
47 Instead, you must use one of the accessor functions defined in @file{symbol.h}.
48 These accessor functions should work for any GAS version.
49
50 Symbol structures contain the following fields:
51
52 @table @code
53 @item sy_value
54 This is an @code{expressionS} that describes the value of the symbol.  It might
55 refer to one or more other symbols; if so, its true value may not be known
56 until @code{resolve_symbol_value} is called with @var{finalize_syms} non-zero
57 in @code{write_object_file}.
58
59 The expression is often simply a constant.  Before @code{resolve_symbol_value}
60 is called with @var{finalize_syms} set, the value is the offset from the frag
61 (@pxref{Frags}).  Afterward, the frag address has been added in.
62
63 @item sy_resolved
64 This field is non-zero if the symbol's value has been completely resolved.  It
65 is used during the final pass over the symbol table.
66
67 @item sy_resolving
68 This field is used to detect loops while resolving the symbol's value.
69
70 @item sy_used_in_reloc
71 This field is non-zero if the symbol is used by a relocation entry.  If a local
72 symbol is used in a relocation entry, it must be possible to redirect those
73 relocations to other symbols, or this symbol cannot be removed from the final
74 symbol list.
75
76 @item sy_next
77 @itemx sy_previous
78 These pointers to other @code{symbolS} structures describe a doubly
79 linked list.  These fields should be accessed with
80 the @code{symbol_next} and @code{symbol_previous} macros.
81
82 @item sy_frag
83 This points to the frag (@pxref{Frags}) that this symbol is attached to.
84
85 @item sy_used
86 Whether the symbol is used as an operand or in an expression.  Note: Not all of
87 the backends keep this information accurate; backends which use this bit are
88 responsible for setting it when a symbol is used in backend routines.
89
90 @item sy_mri_common
91 Whether the symbol is an MRI common symbol created by the @code{COMMON}
92 pseudo-op when assembling in MRI mode.
93
94 @item sy_volatile
95 Whether the symbol can be re-defined.
96
97 @item sy_forward_ref
98 Whether the symbol's value must only be evaluated upon use.
99
100 @item sy_weakrefr
101 Whether the symbol is a @code{weakref} alias to another symbol.
102
103 @item sy_weakrefd
104 Whether the symbol is or was referenced by one or more @code{weakref} aliases,
105 and has not had any direct references.
106
107 @item bsym
108 This points to the BFD @code{asymbol} that
109 will be used in writing the object file.
110
111 @item sy_obj
112 This format-specific data is of type @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE}.  If no macro by
113 that name is defined in @file{obj-format.h}, this field is not defined.
114
115 @item sy_tc
116 This processor-specific data is of type @code{TC_SYMFIELD_TYPE}.  If no macro
117 by that name is defined in @file{targ-cpu.h}, this field is not defined.
118
119 @end table
120
121 Here is a description of the accessor functions.  These should be used rather
122 than referring to the fields of @code{symbolS} directly.
123
124 @table @code
125 @item S_SET_VALUE
126 @cindex S_SET_VALUE
127 Set the symbol's value.
128
129 @item S_GET_VALUE
130 @cindex S_GET_VALUE
131 Get the symbol's value.  This will cause @code{resolve_symbol_value} to be
132 called if necessary.
133
134 @item S_SET_SEGMENT
135 @cindex S_SET_SEGMENT
136 Set the section of the symbol.
137
138 @item S_GET_SEGMENT
139 @cindex S_GET_SEGMENT
140 Get the symbol's section.
141
142 @item S_GET_NAME
143 @cindex S_GET_NAME
144 Get the name of the symbol.
145
146 @item S_SET_NAME
147 @cindex S_SET_NAME
148 Set the name of the symbol.
149
150 @item S_IS_EXTERNAL
151 @cindex S_IS_EXTERNAL
152 Return non-zero if the symbol is externally visible.
153
154 @item S_IS_EXTERN
155 @cindex S_IS_EXTERN
156 A synonym for @code{S_IS_EXTERNAL}.  Don't use it.
157
158 @item S_IS_WEAK
159 @cindex S_IS_WEAK
160 Return non-zero if the symbol is weak, or if it is a @code{weakref} alias or
161 symbol that has not been strongly referenced.
162
163 @item S_IS_WEAKREFR
164 @cindex S_IS_WEAKREFR
165 Return non-zero if the symbol is a @code{weakref} alias.
166
167 @item S_IS_WEAKREFD
168 @cindex S_IS_WEAKREFD
169 Return non-zero if the symbol was aliased by a @code{weakref} alias and has not
170 had any strong references.
171
172 @item S_IS_VOLATILE
173 @cindex S_IS_VOLATILE
174 Return non-zero if the symbol may be re-defined. Such symbols get created by
175 the @code{=} operator, @code{equ}, or @code{set}.
176
177 @item S_IS_FORWARD_REF
178 @cindex S_IS_FORWARD_REF
179 Return non-zero if the symbol is a forward reference, that is its value must
180 only be determined upon use.
181
182 @item S_IS_COMMON
183 @cindex S_IS_COMMON
184 Return non-zero if this is a common symbol.  Common symbols are sometimes
185 represented as undefined symbols with a value, in which case this function will
186 not be reliable.
187
188 @item S_IS_DEFINED
189 @cindex S_IS_DEFINED
190 Return non-zero if this symbol is defined.  This function is not reliable when
191 called on a common symbol.
192
193 @item S_IS_DEBUG
194 @cindex S_IS_DEBUG
195 Return non-zero if this is a debugging symbol.
196
197 @item S_IS_LOCAL
198 @cindex S_IS_LOCAL
199 Return non-zero if this is a local assembler symbol which should not be
200 included in the final symbol table.  Note that this is not the opposite of
201 @code{S_IS_EXTERNAL}.  The @samp{-L} assembler option affects the return value
202 of this function.
203
204 @item S_SET_EXTERNAL
205 @cindex S_SET_EXTERNAL
206 Mark the symbol as externally visible.
207
208 @item S_CLEAR_EXTERNAL
209 @cindex S_CLEAR_EXTERNAL
210 Mark the symbol as not externally visible.
211
212 @item S_SET_WEAK
213 @cindex S_SET_WEAK
214 Mark the symbol as weak.
215
216 @item S_SET_WEAKREFR
217 @cindex S_SET_WEAKREFR
218 Mark the symbol as the referrer in a @code{weakref} directive.  The symbol it
219 aliases must have been set to the value expression before this point.  If the
220 alias has already been used, the symbol is marked as used too.
221
222 @item S_CLEAR_WEAKREFR
223 @cindex S_CLEAR_WEAKREFR
224 Clear the @code{weakref} alias status of a symbol.  This is implicitly called
225 whenever a symbol is defined or set to a new expression.
226
227 @item S_SET_WEAKREFD
228 @cindex S_SET_WEAKREFD
229 Mark the symbol as the referred symbol in a @code{weakref} directive.
230 Implicitly marks the symbol as weak, but see below.  It should only be called
231 if the referenced symbol has just been added to the symbol table.
232
233 @item S_SET_WEAKREFD
234 @cindex S_SET_WEAKREFD
235 Clear the @code{weakref} aliased status of a symbol.  This is implicitly called
236 whenever the symbol is looked up, as part of a direct reference or a
237 definition, but not as part of a @code{weakref} directive.
238
239 @item S_SET_VOLATILE
240 @cindex S_SET_VOLATILE
241 Indicate that the symbol may be re-defined.
242
243 @item S_CLEAR_VOLATILE
244 @cindex S_CLEAR_VOLATILE
245 Indicate that the symbol may no longer be re-defined.
246
247 @item S_SET_FORWARD_REF
248 @cindex S_SET_FORWARD_REF
249 Indicate that the symbol is a forward reference, that is its value must only
250 be determined upon use.
251
252 @item S_GET_TYPE
253 @itemx S_GET_DESC
254 @itemx S_GET_OTHER
255 @cindex S_GET_TYPE
256 @cindex S_GET_DESC
257 @cindex S_GET_OTHER
258 Get the @code{type}, @code{desc}, and @code{other} fields of the symbol.  These
259 are only defined for object file formats for which they make sense (primarily
260 a.out).
261
262 @item S_SET_TYPE
263 @itemx S_SET_DESC
264 @itemx S_SET_OTHER
265 @cindex S_SET_TYPE
266 @cindex S_SET_DESC
267 @cindex S_SET_OTHER
268 Set the @code{type}, @code{desc}, and @code{other} fields of the symbol.  These
269 are only defined for object file formats for which they make sense (primarily
270 a.out).
271
272 @item S_GET_SIZE
273 @cindex S_GET_SIZE
274 Get the size of a symbol.  This is only defined for object file formats for
275 which it makes sense (primarily ELF).
276
277 @item S_SET_SIZE
278 @cindex S_SET_SIZE
279 Set the size of a symbol.  This is only defined for object file formats for
280 which it makes sense (primarily ELF).
281
282 @item symbol_get_value_expression
283 @cindex symbol_get_value_expression
284 Get a pointer to an @code{expressionS} structure which represents the value of
285 the symbol as an expression.
286
287 @item symbol_set_value_expression
288 @cindex symbol_set_value_expression
289 Set the value of a symbol to an expression.
290
291 @item symbol_set_frag
292 @cindex symbol_set_frag
293 Set the frag where a symbol is defined.
294
295 @item symbol_get_frag
296 @cindex symbol_get_frag
297 Get the frag where a symbol is defined.
298
299 @item symbol_mark_used
300 @cindex symbol_mark_used
301 Mark a symbol as having been used in an expression.
302
303 @item symbol_clear_used
304 @cindex symbol_clear_used
305 Clear the mark indicating that a symbol was used in an expression.
306
307 @item symbol_used_p
308 @cindex symbol_used_p
309 Return whether a symbol was used in an expression.
310
311 @item symbol_mark_used_in_reloc
312 @cindex symbol_mark_used_in_reloc
313 Mark a symbol as having been used by a relocation.
314
315 @item symbol_clear_used_in_reloc
316 @cindex symbol_clear_used_in_reloc
317 Clear the mark indicating that a symbol was used in a relocation.
318
319 @item symbol_used_in_reloc_p
320 @cindex symbol_used_in_reloc_p
321 Return whether a symbol was used in a relocation.
322
323 @item symbol_mark_mri_common
324 @cindex symbol_mark_mri_common
325 Mark a symbol as an MRI common symbol.
326
327 @item symbol_clear_mri_common
328 @cindex symbol_clear_mri_common
329 Clear the mark indicating that a symbol is an MRI common symbol.
330
331 @item symbol_mri_common_p
332 @cindex symbol_mri_common_p
333 Return whether a symbol is an MRI common symbol.
334
335 @item symbol_mark_written
336 @cindex symbol_mark_written
337 Mark a symbol as having been written.
338
339 @item symbol_clear_written
340 @cindex symbol_clear_written
341 Clear the mark indicating that a symbol was written.
342
343 @item symbol_written_p
344 @cindex symbol_written_p
345 Return whether a symbol was written.
346
347 @item symbol_mark_resolved
348 @cindex symbol_mark_resolved
349 Mark a symbol as having been resolved.
350
351 @item symbol_resolved_p
352 @cindex symbol_resolved_p
353 Return whether a symbol has been resolved.
354
355 @item symbol_section_p
356 @cindex symbol_section_p
357 Return whether a symbol is a section symbol.
358
359 @item symbol_equated_p
360 @cindex symbol_equated_p
361 Return whether a symbol is equated to another symbol.
362
363 @item symbol_constant_p
364 @cindex symbol_constant_p
365 Return whether a symbol has a constant value, including being an offset within
366 some frag.
367
368 @item symbol_get_bfdsym
369 @cindex symbol_get_bfdsym
370 Return the BFD symbol associated with a symbol.
371
372 @item symbol_set_bfdsym
373 @cindex symbol_set_bfdsym
374 Set the BFD symbol associated with a symbol.
375
376 @item symbol_get_obj
377 @cindex symbol_get_obj
378 Return a pointer to the @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
379
380 @item symbol_set_obj
381 @cindex symbol_set_obj
382 Set the @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
383
384 @item symbol_get_tc
385 @cindex symbol_get_tc
386 Return a pointer to the @code{TC_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
387
388 @item symbol_set_tc
389 @cindex symbol_set_tc
390 Set the @code{TC_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
391
392 @end table
393
394 GAS attempts to store local
395 symbols--symbols which will not be written to the output file--using a
396 different structure, @code{struct local_symbol}.  This structure can only
397 represent symbols whose value is an offset within a frag.
398
399 Code outside of the symbol handler will always deal with @code{symbolS}
400 structures and use the accessor functions.  The accessor functions correctly
401 deal with local symbols.  @code{struct local_symbol} is much smaller than
402 @code{symbolS} (which also automatically creates a bfd @code{asymbol}
403 structure), so this saves space when assembling large files.
404
405 The first field of @code{symbolS} is @code{bsym}, the pointer to the BFD
406 symbol.  The first field of @code{struct local_symbol} is a pointer which is
407 always set to NULL.  This is how the symbol accessor functions can distinguish
408 local symbols from ordinary symbols.  The symbol accessor functions
409 automatically convert a local symbol into an ordinary symbol when necessary.
410
411 @node Expressions
412 @subsection Expressions
413 @cindex internals, expressions
414 @cindex expressions, internal
415 @cindex expressionS structure
416
417 Expressions are stored in an @code{expressionS} structure.  The structure is
418 defined in @file{expr.h}.
419
420 @cindex expression
421 The macro @code{expression} will create an @code{expressionS} structure based
422 on the text found at the global variable @code{input_line_pointer}.
423
424 @cindex make_expr_symbol
425 @cindex expr_symbol_where
426 A single @code{expressionS} structure can represent a single operation.
427 Complex expressions are formed by creating @dfn{expression symbols} and
428 combining them in @code{expressionS} structures.  An expression symbol is
429 created by calling @code{make_expr_symbol}.  An expression symbol should
430 naturally never appear in a symbol table, and the implementation of
431 @code{S_IS_LOCAL} (@pxref{Symbols}) reflects that.  The function
432 @code{expr_symbol_where} returns non-zero if a symbol is an expression symbol,
433 and also returns the file and line for the expression which caused it to be
434 created.
435
436 The @code{expressionS} structure has two symbol fields, a number field, an
437 operator field, and a field indicating whether the number is unsigned.
438
439 The operator field is of type @code{operatorT}, and describes how to interpret
440 the other fields; see the definition in @file{expr.h} for the possibilities.
441
442 An @code{operatorT} value of @code{O_big} indicates either a floating point
443 number, stored in the global variable @code{generic_floating_point_number}, or
444 an integer too large to store in an @code{offsetT} type, stored in the global
445 array @code{generic_bignum}.  This rather inflexible approach makes it
446 impossible to use floating point numbers or large expressions in complex
447 expressions.
448
449 @node Fixups
450 @subsection Fixups
451 @cindex internals, fixups
452 @cindex fixups
453 @cindex fixS structure
454
455 A @dfn{fixup} is basically anything which can not be resolved in the first
456 pass.  Sometimes a fixup can be resolved by the end of the assembly; if not,
457 the fixup becomes a relocation entry in the object file.
458
459 @cindex fix_new
460 @cindex fix_new_exp
461 A fixup is created by a call to @code{fix_new} or @code{fix_new_exp}.  Both
462 take a frag (@pxref{Frags}), a position within the frag, a size, an indication
463 of whether the fixup is PC relative, and a type.
464 The type is nominally a @code{bfd_reloc_code_real_type}, but several
465 targets use other type codes to represent fixups that can not be described as
466 relocations.
467
468 The @code{fixS} structure has a number of fields, several of which are obsolete
469 or are only used by a particular target.  The important fields are:
470
471 @table @code
472 @item fx_frag
473 The frag (@pxref{Frags}) this fixup is in.
474
475 @item fx_where
476 The location within the frag where the fixup occurs.
477
478 @item fx_addsy
479 The symbol this fixup is against.  Typically, the value of this symbol is added
480 into the object contents.  This may be NULL.
481
482 @item fx_subsy
483 The value of this symbol is subtracted from the object contents.  This is
484 normally NULL.
485
486 @item fx_offset
487 A number which is added into the fixup.
488
489 @item fx_addnumber
490 Some CPU backends use this field to convey information between
491 @code{md_apply_fix} and @code{tc_gen_reloc}.  The machine independent code does
492 not use it.
493
494 @item fx_next
495 The next fixup in the section.
496
497 @item fx_r_type
498 The type of the fixup.
499
500 @item fx_size
501 The size of the fixup.  This is mostly used for error checking.
502
503 @item fx_pcrel
504 Whether the fixup is PC relative.
505
506 @item fx_done
507 Non-zero if the fixup has been applied, and no relocation entry needs to be
508 generated.
509
510 @item fx_file
511 @itemx fx_line
512 The file and line where the fixup was created.
513
514 @item tc_fix_data
515 This has the type @code{TC_FIX_TYPE}, and is only defined if the target defines
516 that macro.
517 @end table
518
519 @node Frags
520 @subsection Frags
521 @cindex internals, frags
522 @cindex frags
523 @cindex fragS structure.
524
525 The @code{fragS} structure is defined in @file{as.h}.  Each frag represents a
526 portion of the final object file.  As GAS reads the source file, it creates
527 frags to hold the data that it reads.  At the end of the assembly the frags and
528 fixups are processed to produce the final contents.
529
530 @table @code
531 @item fr_address
532 The address of the frag.  This is not set until the assembler rescans the list
533 of all frags after the entire input file is parsed.  The function
534 @code{relax_segment} fills in this field.
535
536 @item fr_next
537 Pointer to the next frag in this (sub)section.
538
539 @item fr_fix
540 Fixed number of characters we know we're going to emit to the output file.  May
541 be zero.
542
543 @item fr_var
544 Variable number of characters we may output, after the initial @code{fr_fix}
545 characters.  May be zero.
546
547 @item fr_offset
548 The interpretation of this field is controlled by @code{fr_type}.  Generally,
549 if @code{fr_var} is non-zero, this is a repeat count: the @code{fr_var}
550 characters are output @code{fr_offset} times.
551
552 @item line
553 Holds line number info when an assembler listing was requested.
554
555 @item fr_type
556 Relaxation state.  This field indicates the interpretation of @code{fr_offset},
557 @code{fr_symbol} and the variable-length tail of the frag, as well as the
558 treatment it gets in various phases of processing.  It does not affect the
559 initial @code{fr_fix} characters; they are always supposed to be output
560 verbatim (fixups aside).  See below for specific values this field can have.
561
562 @item fr_subtype
563 Relaxation substate.  If the macro @code{md_relax_frag} isn't defined, this is
564 assumed to be an index into @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE} for the generic
565 relaxation code to process (@pxref{Relaxation}).  If @code{md_relax_frag} is
566 defined, this field is available for any use by the CPU-specific code.
567
568 @item fr_symbol
569 This normally indicates the symbol to use when relaxing the frag according to
570 @code{fr_type}.
571
572 @item fr_opcode
573 Points to the lowest-addressed byte of the opcode, for use in relaxation.
574
575 @item tc_frag_data
576 Target specific fragment data of type TC_FRAG_TYPE.
577 Only present if @code{TC_FRAG_TYPE} is defined.
578
579 @item fr_file
580 @itemx fr_line
581 The file and line where this frag was last modified.
582
583 @item fr_literal
584 Declared as a one-character array, this last field grows arbitrarily large to
585 hold the actual contents of the frag.
586 @end table
587
588 These are the possible relaxation states, provided in the enumeration type
589 @code{relax_stateT}, and the interpretations they represent for the other
590 fields:
591
592 @table @code
593 @item rs_align
594 @itemx rs_align_code
595 The start of the following frag should be aligned on some boundary.  In this
596 frag, @code{fr_offset} is the logarithm (base 2) of the alignment in bytes.
597 (For example, if alignment on an 8-byte boundary were desired, @code{fr_offset}
598 would have a value of 3.)  The variable characters indicate the fill pattern to
599 be used.  The @code{fr_subtype} field holds the maximum number of bytes to skip
600 when doing this alignment.  If more bytes are needed, the alignment is not
601 done.  An @code{fr_subtype} value of 0 means no maximum, which is the normal
602 case.  Target backends can use @code{rs_align_code} to handle certain types of
603 alignment differently.
604
605 @item rs_broken_word
606 This indicates that ``broken word'' processing should be done (@pxref{Broken
607 words}).  If broken word processing is not necessary on the target machine,
608 this enumerator value will not be defined.
609
610 @item rs_cfa
611 This state is used to implement exception frame optimizations.  The
612 @code{fr_symbol} is an expression symbol for the subtraction which may be
613 relaxed.  The @code{fr_opcode} field holds the frag for the preceding command
614 byte.  The @code{fr_offset} field holds the offset within that frag.  The
615 @code{fr_subtype} field is used during relaxation to hold the current size of
616 the frag.
617
618 @item rs_fill
619 The variable characters are to be repeated @code{fr_offset} times.  If
620 @code{fr_offset} is 0, this frag has a length of @code{fr_fix}.  Most frags
621 have this type.
622
623 @item rs_leb128
624 This state is used to implement the DWARF ``little endian base 128''
625 variable length number format.  The @code{fr_symbol} is always an expression
626 symbol, as constant expressions are emitted directly.  The @code{fr_offset}
627 field is used during relaxation to hold the previous size of the number so
628 that we can determine if the fragment changed size.
629
630 @item rs_machine_dependent
631 Displacement relaxation is to be done on this frag.  The target is indicated by
632 @code{fr_symbol} and @code{fr_offset}, and @code{fr_subtype} indicates the
633 particular machine-specific addressing mode desired.  @xref{Relaxation}.
634
635 @item rs_org
636 The start of the following frag should be pushed back to some specific offset
637 within the section.  (Some assemblers use the value as an absolute address; GAS
638 does not handle final absolute addresses, but rather requires that the linker
639 set them.)  The offset is given by @code{fr_symbol} and @code{fr_offset}; one
640 character from the variable-length tail is used as the fill character.
641 @end table
642
643 @cindex frchainS structure
644 A chain of frags is built up for each subsection.  The data structure
645 describing a chain is called a @code{frchainS}, and contains the following
646 fields:
647
648 @table @code
649 @item frch_root
650 Points to the first frag in the chain.  May be NULL if there are no frags in
651 this chain.
652 @item frch_last
653 Points to the last frag in the chain, or NULL if there are none.
654 @item frch_next
655 Next in the list of @code{frchainS} structures.
656 @item frch_seg
657 Indicates the section this frag chain belongs to.
658 @item frch_subseg
659 Subsection (subsegment) number of this frag chain.
660 @item fix_root, fix_tail
661 Point to first and last @code{fixS} structures associated with this subsection.
662 @item frch_obstack
663 Not currently used.  Intended to be used for frag allocation for this
664 subsection.  This should reduce frag generation caused by switching sections.
665 @item frch_frag_now
666 The current frag for this subsegment.
667 @end table
668
669 A @code{frchainS} corresponds to a subsection; each section has a list of
670 @code{frchainS} records associated with it.  In most cases, only one subsection
671 of each section is used, so the list will only be one element long, but any
672 processing of frag chains should be prepared to deal with multiple chains per
673 section.
674
675 After the input files have been completely processed, and no more frags are to
676 be generated, the frag chains are joined into one per section for further
677 processing.  After this point, it is safe to operate on one chain per section.
678
679 The assembler always has a current frag, named @code{frag_now}.  More space is
680 allocated for the current frag using the @code{frag_more} function; this
681 returns a pointer to the amount of requested space.  The function
682 @code{frag_room} says by how much the current frag can be extended.
683 Relaxing is done using variant frags allocated by @code{frag_var}
684 or @code{frag_variant} (@pxref{Relaxation}).
685
686 @node GAS processing
687 @section What GAS does when it runs
688 @cindex internals, overview
689
690 This is a quick look at what an assembler run looks like.
691
692 @itemize @bullet
693 @item
694 The assembler initializes itself by calling various init routines.
695
696 @item
697 For each source file, the @code{read_a_source_file} function reads in the file
698 and parses it.  The global variable @code{input_line_pointer} points to the
699 current text; it is guaranteed to be correct up to the end of the line, but not
700 farther.
701
702 @item
703 For each line, the assembler passes labels to the @code{colon} function, and
704 isolates the first word.  If it looks like a pseudo-op, the word is looked up
705 in the pseudo-op hash table @code{po_hash} and dispatched to a pseudo-op
706 routine.  Otherwise, the target dependent @code{md_assemble} routine is called
707 to parse the instruction.
708
709 @item
710 When pseudo-ops or instructions output data, they add it to a frag, calling
711 @code{frag_more} to get space to store it in.
712
713 @item
714 Pseudo-ops and instructions can also output fixups created by @code{fix_new} or
715 @code{fix_new_exp}.
716
717 @item
718 For certain targets, instructions can create variant frags which are used to
719 store relaxation information (@pxref{Relaxation}).
720
721 @item
722 When the input file is finished, the @code{write_object_file} routine is
723 called.  It assigns addresses to all the frags (@code{relax_segment}), resolves
724 all the fixups (@code{fixup_segment}), resolves all the symbol values (using
725 @code{resolve_symbol_value}), and finally writes out the file.
726 @end itemize
727
728 @node Porting GAS
729 @section Porting GAS
730 @cindex porting
731
732 Each GAS target specifies two main things: the CPU file and the object format
733 file.  Two main switches in the @file{configure.in} file handle this.  The
734 first switches on CPU type to set the shell variable @code{cpu_type}.  The
735 second switches on the entire target to set the shell variable @code{fmt}.
736
737 The configure script uses the value of @code{cpu_type} to select two files in
738 the @file{config} directory: @file{tc-@var{CPU}.c} and @file{tc-@var{CPU}.h}.
739 The configuration process will create a file named @file{targ-cpu.h} in the
740 build directory which includes @file{tc-@var{CPU}.h}.
741
742 The configure script also uses the value of @code{fmt} to select two files:
743 @file{obj-@var{fmt}.c} and @file{obj-@var{fmt}.h}.  The configuration process
744 will create a file named @file{obj-format.h} in the build directory which
745 includes @file{obj-@var{fmt}.h}.
746
747 You can also set the emulation in the configure script by setting the @code{em}
748 variable.  Normally the default value of @samp{generic} is fine.  The
749 configuration process will create a file named @file{targ-env.h} in the build
750 directory which includes @file{te-@var{em}.h}.
751
752 There is a special case for COFF. For historical reason, the GNU COFF
753 assembler doesn't follow the documented behavior on certain debug symbols for
754 the compatibility with other COFF assemblers. A port can define
755 @code{STRICTCOFF} in the configure script to make the GNU COFF assembler
756 to follow the documented behavior.
757
758 Porting GAS to a new CPU requires writing the @file{tc-@var{CPU}} files.
759 Porting GAS to a new object file format requires writing the
760 @file{obj-@var{fmt}} files.  There is sometimes some interaction between these
761 two files, but it is normally minimal.
762
763 The best approach is, of course, to copy existing files.  The documentation
764 below assumes that you are looking at existing files to see usage details.
765
766 These interfaces have grown over time, and have never been carefully thought
767 out or designed.  Nothing about the interfaces described here is cast in stone.
768 It is possible that they will change from one version of the assembler to the
769 next.  Also, new macros are added all the time as they are needed.
770
771 @menu
772 * CPU backend::                 Writing a CPU backend
773 * Object format backend::       Writing an object format backend
774 * Emulations::                  Writing emulation files
775 @end menu
776
777 @node CPU backend
778 @subsection Writing a CPU backend
779 @cindex CPU backend
780 @cindex @file{tc-@var{CPU}}
781
782 The CPU backend files are the heart of the assembler.  They are the only parts
783 of the assembler which actually know anything about the instruction set of the
784 processor.
785
786 You must define a reasonably small list of macros and functions in the CPU
787 backend files.  You may define a large number of additional macros in the CPU
788 backend files, not all of which are documented here.  You must, of course,
789 define macros in the @file{.h} file, which is included by every assembler
790 source file.  You may define the functions as macros in the @file{.h} file, or
791 as functions in the @file{.c} file.
792
793 @table @code
794 @item TC_@var{CPU}
795 @cindex TC_@var{CPU}
796 By convention, you should define this macro in the @file{.h} file.  For
797 example, @file{tc-m68k.h} defines @code{TC_M68K}.  You might have to use this
798 if it is necessary to add CPU specific code to the object format file.
799
800 @item TARGET_FORMAT
801 This macro is the BFD target name to use when creating the output file.  This
802 will normally depend upon the @code{OBJ_@var{FMT}} macro.
803
804 @item TARGET_ARCH
805 This macro is the BFD architecture to pass to @code{bfd_set_arch_mach}.
806
807 @item TARGET_MACH
808 This macro is the BFD machine number to pass to @code{bfd_set_arch_mach}.  If
809 it is not defined, GAS will use 0.
810
811 @item TARGET_BYTES_BIG_ENDIAN
812 You should define this macro to be non-zero if the target is big endian, and
813 zero if the target is little endian.
814
815 @item md_shortopts
816 @itemx md_longopts
817 @itemx md_longopts_size
818 @itemx md_parse_option
819 @itemx md_show_usage
820 @itemx md_after_parse_args
821 @cindex md_shortopts
822 @cindex md_longopts
823 @cindex md_longopts_size
824 @cindex md_parse_option
825 @cindex md_show_usage
826 @cindex md_after_parse_args
827 GAS uses these variables and functions during option processing.
828 @code{md_shortopts} is a @code{const char *} which GAS adds to the machine
829 independent string passed to @code{getopt}.  @code{md_longopts} is a
830 @code{struct option []} which GAS adds to the machine independent long options
831 passed to @code{getopt}; you may use @code{OPTION_MD_BASE}, defined in
832 @file{as.h}, as the start of a set of long option indices, if necessary.
833 @code{md_longopts_size} is a @code{size_t} holding the size @code{md_longopts}.
834
835 GAS will call @code{md_parse_option} whenever @code{getopt} returns an
836 unrecognized code, presumably indicating a special code value which appears in
837 @code{md_longopts}.  This function should return non-zero if it handled the
838 option and zero otherwise.  There is no need to print a message about an option
839 not being recognized.  This will be handled by the generic code.
840
841 GAS will call @code{md_show_usage} when a usage message is printed; it should
842 print a description of the machine specific options. @code{md_after_pase_args},
843 if defined, is called after all options are processed, to let the backend
844 override settings done by the generic option parsing.
845
846 @item md_begin
847 @cindex md_begin
848 GAS will call this function at the start of the assembly, after the command
849 line arguments have been parsed and all the machine independent initializations
850 have been completed.
851
852 @item md_cleanup
853 @cindex md_cleanup
854 If you define this macro, GAS will call it at the end of each input file.
855
856 @item md_assemble
857 @cindex md_assemble
858 GAS will call this function for each input line which does not contain a
859 pseudo-op.  The argument is a null terminated string.  The function should
860 assemble the string as an instruction with operands.  Normally
861 @code{md_assemble} will do this by calling @code{frag_more} and writing out
862 some bytes (@pxref{Frags}).  @code{md_assemble} will call @code{fix_new} to
863 create fixups as needed (@pxref{Fixups}).  Targets which need to do special
864 purpose relaxation will call @code{frag_var}.
865
866 @item md_pseudo_table
867 @cindex md_pseudo_table
868 This is a const array of type @code{pseudo_typeS}.  It is a mapping from
869 pseudo-op names to functions.  You should use this table to implement
870 pseudo-ops which are specific to the CPU.
871
872 @item tc_conditional_pseudoop
873 @cindex tc_conditional_pseudoop
874 If this macro is defined, GAS will call it with a @code{pseudo_typeS} argument.
875 It should return non-zero if the pseudo-op is a conditional which controls
876 whether code is assembled, such as @samp{.if}.  GAS knows about the normal
877 conditional pseudo-ops, and you should normally not have to define this macro.
878
879 @item comment_chars
880 @cindex comment_chars
881 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
882 comment.
883
884 @item tc_comment_chars
885 @cindex tc_comment_chars
886 If this macro is defined, GAS will use it instead of @code{comment_chars}.
887
888 @item tc_symbol_chars
889 @cindex tc_symbol_chars
890 If this macro is defined, it is a pointer to a null terminated list of
891 characters which may appear in an operand.  GAS already assumes that all
892 alphanumeric characters, and @samp{$}, @samp{.}, and @samp{_} may appear in an
893 operand (see @samp{symbol_chars} in @file{app.c}).  This macro may be defined
894 to treat additional characters as appearing in an operand.  This affects the
895 way in which GAS removes whitespace before passing the string to
896 @samp{md_assemble}.
897
898 @item line_comment_chars
899 @cindex line_comment_chars
900 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
901 comment when they appear at the start of a line.
902
903 @item line_separator_chars
904 @cindex line_separator_chars
905 This is a null terminated @code{const char} array of characters which separate
906 lines (null and newline are such characters by default, and need not be
907 listed in this array).  Note that line_separator_chars do not separate lines
908 if found in a comment, such as after a character in line_comment_chars or
909 comment_chars.
910
911 @item EXP_CHARS
912 @cindex EXP_CHARS
913 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
914 used as the exponent character in a floating point number.  This is normally
915 @code{"eE"}.
916
917 @item FLT_CHARS
918 @cindex FLT_CHARS
919 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
920 used to indicate a floating point constant.  A zero followed by one of these
921 characters is assumed to be followed by a floating point number; thus they
922 operate the way that @code{0x} is used to indicate a hexadecimal constant.
923 Usually this includes @samp{r} and @samp{f}.
924
925 @item LEX_AT
926 @cindex LEX_AT
927 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{@@} character.  The
928 default is zero.
929
930 Lexical types are a combination of @code{LEX_NAME} and @code{LEX_BEGIN_NAME},
931 both defined in @file{read.h}.  @code{LEX_NAME} indicates that the character
932 may appear in a name.  @code{LEX_BEGIN_NAME} indicates that the character may
933 appear at the beginning of a name.
934
935 @item LEX_BR
936 @cindex LEX_BR
937 You may define this macro to the lexical type of the brace characters @kbd{@{},
938 @kbd{@}}, @kbd{[}, and @kbd{]}.  The default value is zero.
939
940 @item LEX_PCT
941 @cindex LEX_PCT
942 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{%} character.  The
943 default value is zero.
944
945 @item LEX_QM
946 @cindex LEX_QM
947 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{?} character.  The
948 default value it zero.
949
950 @item LEX_DOLLAR
951 @cindex LEX_DOLLAR
952 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{$} character.  The
953 default value is @code{LEX_NAME | LEX_BEGIN_NAME}.
954
955 @item NUMBERS_WITH_SUFFIX
956 @cindex NUMBERS_WITH_SUFFIX
957 When this macro is defined to be non-zero, the parser allows the radix of a
958 constant to be indicated with a suffix.  Valid suffixes are binary (B),
959 octal (Q), and hexadecimal (H).  Case is not significant.
960
961 @item SINGLE_QUOTE_STRINGS
962 @cindex SINGLE_QUOTE_STRINGS
963 If you define this macro, GAS will treat single quotes as string delimiters.
964 Normally only double quotes are accepted as string delimiters.
965
966 @item NO_STRING_ESCAPES
967 @cindex NO_STRING_ESCAPES
968 If you define this macro, GAS will not permit escape sequences in a string.
969
970 @item ONLY_STANDARD_ESCAPES
971 @cindex ONLY_STANDARD_ESCAPES
972 If you define this macro, GAS will warn about the use of nonstandard escape
973 sequences in a string.
974
975 @item md_start_line_hook
976 @cindex md_start_line_hook
977 If you define this macro, GAS will call it at the start of each line.
978
979 @item LABELS_WITHOUT_COLONS
980 @cindex LABELS_WITHOUT_COLONS
981 If you define this macro, GAS will assume that any text at the start of a line
982 is a label, even if it does not have a colon.
983
984 @item TC_START_LABEL
985 @itemx TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
986 @cindex TC_START_LABEL
987 You may define this macro to control what GAS considers to be a label.  The
988 default definition is to accept any name followed by a colon character.
989
990 @item TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
991 @cindex TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
992 Same as TC_START_LABEL, but should be used instead of TC_START_LABEL when
993 LABELS_WITHOUT_COLONS is defined.
994
995 @item TC_FAKE_LABEL
996 @cindex TC_FAKE_LABEL
997 You may define this macro to control what GAS considers to be a fake
998 label.  The default fake label is FAKE_LABEL_NAME.
999
1000 @item NO_PSEUDO_DOT
1001 @cindex NO_PSEUDO_DOT
1002 If you define this macro, GAS will not require pseudo-ops to start with a
1003 @kbd{.} character.
1004
1005 @item TC_EQUAL_IN_INSN
1006 @cindex TC_EQUAL_IN_INSN
1007 If you define this macro, it should return nonzero if the instruction is
1008 permitted to contain an @kbd{=} character.  GAS will call it with two
1009 arguments, the character before the @kbd{=} character, and the value of
1010 the string preceding the equal sign. GAS uses this macro to decide if a
1011 @kbd{=} is an assignment or an instruction.
1012
1013 @item TC_EOL_IN_INSN
1014 @cindex TC_EOL_IN_INSN
1015 If you define this macro, it should return nonzero if the current input line
1016 pointer should be treated as the end of a line.
1017
1018 @item TC_CASE_SENSITIVE
1019 @cindex TC_CASE_SENSITIVE
1020 Define this macro if instruction mnemonics and pseudos are case sensitive.
1021 The default is to have it undefined giving case insensitive names.
1022
1023 @item md_parse_name
1024 @cindex md_parse_name
1025 If this macro is defined, GAS will call it for any symbol found in an
1026 expression.  You can define this to handle special symbols in a special way.
1027 If a symbol always has a certain value, you should normally enter it in the
1028 symbol table, perhaps using @code{reg_section}.
1029
1030 @item md_undefined_symbol
1031 @cindex md_undefined_symbol
1032 GAS will call this function when a symbol table lookup fails, before it
1033 creates a new symbol.  Typically this would be used to supply symbols whose
1034 name or value changes dynamically, possibly in a context sensitive way.
1035 Predefined symbols with fixed values, such as register names or condition
1036 codes, are typically entered directly into the symbol table when @code{md_begin}
1037 is called.  One argument is passed, a @code{char *} for the symbol.
1038
1039 @item md_operand
1040 @cindex md_operand
1041 GAS will call this function with one argument, an @code{expressionS}
1042 pointer, for any expression that can not be recognized.  When the function
1043 is called, @code{input_line_pointer} will point to the start of the
1044 expression.
1045
1046 @item md_register_arithmetic
1047 @cindex md_register_arithmetic
1048 If this macro is defined and evaluates to zero then GAS will not fold
1049 expressions that add or subtract a constant to/from a register to give
1050 another register.  For example GAS's default behaviour is to fold the
1051 expression "r8 + 1" into "r9", which is probably not the result
1052 intended by the programmer.  The default is to allow such folding,
1053 since this maintains backwards compatibility with earlier releases of
1054 GAS.
1055
1056 @item tc_unrecognized_line
1057 @cindex tc_unrecognized_line
1058 If you define this macro, GAS will call it when it finds a line that it can not
1059 parse.
1060
1061 @item md_do_align
1062 @cindex md_do_align
1063 You may define this macro to handle an alignment directive.  GAS will call it
1064 when the directive is seen in the input file.  For example, the i386 backend
1065 uses this to generate efficient nop instructions of varying lengths, depending
1066 upon the number of bytes that the alignment will skip.
1067
1068 @item HANDLE_ALIGN
1069 @cindex HANDLE_ALIGN
1070 You may define this macro to do special handling for an alignment directive.
1071 GAS will call it at the end of the assembly.
1072
1073 @item TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT (@var{size}, @var{p2var})
1074 @cindex TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT
1075 An @code{.lcomm} directive with no explicit alignment parameter will use this
1076 macro to set @var{p2var} to the alignment that a request for @var{size} bytes
1077 will have.  The alignment is expressed as a power of two.  If no alignment
1078 should take place, the macro definition should do nothing.  Some targets define
1079 a @code{.bss} directive that is also affected by this macro.  The default
1080 definition will set @var{p2var} to the truncated power of two of sizes up to
1081 eight bytes.
1082
1083 @item md_flush_pending_output
1084 @cindex md_flush_pending_output
1085 If you define this macro, GAS will call it each time it skips any space because of a
1086 space filling or alignment or data allocation pseudo-op.
1087
1088 @item TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1089 @cindex TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1090 You may define this macro to parse an expression used in a data allocation
1091 pseudo-op such as @code{.word}.  You can use this to recognize relocation
1092 directives that may appear in such directives.
1093
1094 @item BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1095 @cindex BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1096 If you define this macro, GAS will recognize bitfield instructions in data
1097 allocation pseudo-ops, as used on the i960.
1098
1099 @item REPEAT_CONS_EXPRESSION
1100 @cindex REPEAT_CONS_EXPRESSION
1101 If you define this macro, GAS will recognize repeat counts in data allocation
1102 pseudo-ops, as used on the MIPS.
1103
1104 @item md_cons_align
1105 @cindex md_cons_align
1106 You may define this macro to do any special alignment before a data allocation
1107 pseudo-op.
1108
1109 @item TC_CONS_FIX_NEW
1110 @cindex TC_CONS_FIX_NEW
1111 You may define this macro to generate a fixup for a data allocation pseudo-op.
1112
1113 @item TC_ADDRESS_BYTES
1114 @cindex TC_ADDRESS_BYTES
1115 Define this macro to specify the number of bytes used to store an address.
1116 Used to implement @code{dc.a}.  The target must have a reloc for this size.
1117
1118 @item TC_INIT_FIX_DATA (@var{fixp})
1119 @cindex TC_INIT_FIX_DATA
1120 A C statement to initialize the target specific fields of fixup @var{fixp}.
1121 These fields are defined with the @code{TC_FIX_TYPE} macro.
1122
1123 @item TC_FIX_DATA_PRINT (@var{stream}, @var{fixp})
1124 @cindex TC_FIX_DATA_PRINT
1125 A C statement to output target specific debugging information for
1126 fixup @var{fixp} to @var{stream}.  This macro is called by @code{print_fixup}.
1127
1128 @item TC_FRAG_INIT (@var{fragp})
1129 @cindex TC_FRAG_INIT
1130 A C statement to initialize the target specific fields of frag @var{fragp}.
1131 These fields are defined with the @code{TC_FRAG_TYPE} macro.
1132
1133 @item md_number_to_chars
1134 @cindex md_number_to_chars
1135 This should just call either @code{number_to_chars_bigendian} or
1136 @code{number_to_chars_littleendian}, whichever is appropriate.  On targets like
1137 the MIPS which support options to change the endianness, which function to call
1138 is a runtime decision.  On other targets, @code{md_number_to_chars} can be a
1139 simple macro.
1140
1141 @item md_atof (@var{type},@var{litP},@var{sizeP})
1142 @cindex md_atof
1143 This function is called to convert an ASCII string into a floating point value
1144 in format used by the CPU.  It takes three arguments.  The first is @var{type}
1145 which is a byte describing the type of floating point number to be created.  It
1146 is one of the characters defined in the @code{FLT_CHARS} macro.  Possible
1147 values are @var{'f'} or @var{'s'} for single precision, @var{'d'} or @var{'r'}
1148 for double precision and @var{'x'} or @var{'p'} for extended precision.  Either
1149 lower or upper case versions of these letters can be used.  Note: some targets
1150 do not support all of these types, and some targets may also support other
1151 types not mentioned here.
1152
1153 The second parameter is @var{litP} which is a pointer to a byte array where the
1154 converted value should be stored.  The value is converted into LITTLENUMs and
1155 is stored in the target's endian-ness order.  (@var{LITTLENUM} is defined in
1156 gas/bignum.h).  Single precision values occupy 2 littlenums.  Double precision
1157 values occupy 4 littlenums and extended precision values occupy either 5 or 6
1158 littlenums, depending upon the target.
1159
1160 The third argument is @var{sizeP}, which is a pointer to a integer that should
1161 be filled in with the number of chars emitted into the byte array.
1162
1163 The function should return NULL upon success or an error string upon failure.
1164
1165 @item TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL
1166 @cindex TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL (@var{precision})
1167 This macro is used only by @file{atof-ieee.c}.  It should evaluate to true
1168 if floats of the given precision use the largest exponent for normal numbers
1169 instead of NaNs and infinities.  @var{precision} is @samp{F_PRECISION} for
1170 single precision, @samp{D_PRECISION} for double precision, or
1171 @samp{X_PRECISION} for extended double precision.
1172
1173 The macro has a default definition which returns 0 for all cases.
1174
1175 @item WORKING_DOT_WORD
1176 @itemx md_short_jump_size
1177 @itemx md_long_jump_size
1178 @itemx md_create_short_jump
1179 @itemx md_create_long_jump
1180 @itemx TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1181 @cindex WORKING_DOT_WORD
1182 @cindex md_short_jump_size
1183 @cindex md_long_jump_size
1184 @cindex md_create_short_jump
1185 @cindex md_create_long_jump
1186 @cindex TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1187 If @code{WORKING_DOT_WORD} is defined, GAS will not do broken word processing
1188 (@pxref{Broken words}).  Otherwise, you should set @code{md_short_jump_size} to
1189 the size of a short jump (a jump that is just long enough to jump around a
1190 number of long jumps) and @code{md_long_jump_size} to the size of a long jump
1191 (a jump that can go anywhere in the function).  You should define
1192 @code{md_create_short_jump} to create a short jump around a number of long
1193 jumps, and define @code{md_create_long_jump} to create a long jump.
1194 If defined, the macro TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD will be called for each
1195 adjusted word just before the word is output.  The macro takes two arguments,
1196 an @code{addressT} with the adjusted word and a pointer to the current
1197 @code{struct broken_word}.
1198
1199 @item md_estimate_size_before_relax
1200 @cindex md_estimate_size_before_relax
1201 This function returns an estimate of the size of a @code{rs_machine_dependent}
1202 frag before any relaxing is done.  It may also create any necessary
1203 relocations.
1204
1205 @item md_relax_frag
1206 @cindex md_relax_frag
1207 This macro may be defined to relax a frag.  GAS will call this with the
1208 segment, the frag, and the change in size of all previous frags;
1209 @code{md_relax_frag} should return the change in size of the frag.
1210 @xref{Relaxation}.
1211
1212 @item TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1213 @cindex TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1214 If you do not define @code{md_relax_frag}, you may define
1215 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE} as a table of @code{relax_typeS} structures.  The
1216 machine independent code knows how to use such a table to relax PC relative
1217 references.  See @file{tc-m68k.c} for an example.  @xref{Relaxation}.
1218
1219 @item md_prepare_relax_scan
1220 @cindex md_prepare_relax_scan
1221 If defined, it is a C statement that is invoked prior to scanning
1222 the relax table.
1223
1224 @item LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1225 @cindex LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1226 If you define this macro, and the global variable @samp{linkrelax} is set
1227 (because of a command line option, or unconditionally in @code{md_begin}), a
1228 @samp{.align} directive will cause extra space to be allocated.  The linker can
1229 then discard this space when relaxing the section.
1230
1231 @item TC_LINKRELAX_FIXUP (@var{segT})
1232 @cindex TC_LINKRELAX_FIXUP
1233 If defined, this macro allows control over whether fixups for a
1234 given section will be processed when the @var{linkrelax} variable is
1235 set.  The macro is given the N_TYPE bits for the section in its
1236 @var{segT} argument.  If the macro evaluates to a non-zero value
1237 then the fixups will be converted into relocs, otherwise they will
1238 be passed to @var{md_apply_fix} as normal.
1239
1240 @item md_convert_frag
1241 @cindex md_convert_frag
1242 GAS will call this for each rs_machine_dependent fragment.
1243 The instruction is completed using the data from the relaxation pass.
1244 It may also create any necessary relocations.
1245 @xref{Relaxation}.
1246
1247 @item TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1248 @cindex TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1249 Specifies the value to be assigned to @code{finalize_syms} before the function
1250 @code{size_segs} is called.  Since @code{size_segs} calls @code{cvt_frag_to_fill}
1251 which can call @code{md_convert_frag}, this constant governs whether the symbols
1252 accessed in @code{md_convert_frag} will be fully resolved.  In particular it
1253 governs whether local symbols will have been resolved, and had their frag
1254 information removed.  Depending upon the processing performed by
1255 @code{md_convert_frag} the frag information may or may not be necessary, as may
1256 the resolved values of the symbols.  The default value is 1.
1257
1258 @item TC_VALIDATE_FIX (@var{fixP}, @var{seg}, @var{skip})
1259 @cindex TC_VALIDATE_FIX
1260 This macro is evaluated for each fixup (when @var{linkrelax} is not set).
1261 It may be used to change the fixup in @code{struct fix *@var{fixP}} before
1262 the generic code sees it, or to fully process the fixup.  In the latter case,
1263 a @code{goto @var{skip}} will bypass the generic code.
1264
1265 @item md_apply_fix (@var{fixP}, @var{valP}, @var{seg})
1266 @cindex md_apply_fix
1267 GAS will call this for each fixup that passes the @code{TC_VALIDATE_FIX} test
1268 when @var{linkrelax} is not set.  It should store the correct value in the
1269 object file.  @code{struct fix *@var{fixP}} is the fixup @code{md_apply_fix}
1270 is operating on.  @code{valueT *@var{valP}} is the value to store into the
1271 object files, or at least is the generic code's best guess.  Specifically,
1272 *@var{valP} is the value of the fixup symbol, perhaps modified by
1273 @code{MD_APPLY_SYM_VALUE}, plus @code{@var{fixP}->fx_offset} (symbol addend),
1274 less @code{MD_PCREL_FROM_SECTION} for pc-relative fixups.
1275 @code{segT @var{seg}} is the section the fix is in.
1276 @code{fixup_segment} performs a generic overflow check on *@var{valP} after
1277 @code{md_apply_fix} returns.  If the overflow check is relevant for the target
1278 machine, then @code{md_apply_fix} should modify *@var{valP}, typically to the
1279 value stored in the object file.
1280
1281 @item TC_FORCE_RELOCATION (@var{fix})
1282 @cindex TC_FORCE_RELOCATION
1283 If this macro returns non-zero, it guarantees that a relocation will be emitted
1284 even when the value can be resolved locally, as @code{fixup_segment} tries to
1285 reduce the number of relocations emitted.  For example, a fixup expression
1286 against an absolute symbol will normally not require a reloc.  If undefined,
1287 a default of @w{@code{(S_FORCE_RELOC ((@var{fix})->fx_addsy))}} is used.
1288
1289 @item TC_FORCE_RELOCATION_ABS (@var{fix})
1290 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_ABS
1291 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against an
1292 absolute symbol.  If undefined, @code{TC_FORCE_RELOCATION} will be used.
1293
1294 @item TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL (@var{fix})
1295 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL
1296 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against a
1297 symbol in the current section.  If undefined, fixups that are not
1298 @code{fx_pcrel} or for which @code{TC_FORCE_RELOCATION}
1299 returns non-zero, will emit relocs.
1300
1301 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME (@var{fix}, @var{seg})
1302 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME
1303 This macro controls resolution of fixup expressions involving the
1304 difference of two symbols in the same section.  If this macro returns zero,
1305 the subtrahend will be resolved and @code{fx_subsy} set to @code{NULL} for
1306 @code{md_apply_fix}.  If undefined, the default of
1307 @w{@code{! SEG_NORMAL (@var{seg})}} will be used.
1308
1309 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS (@var{fix}, @var{seg})
1310 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS
1311 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME}, but used when the subtrahend is an
1312 absolute symbol.  If the macro is undefined a default of @code{0} is used.
1313
1314 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL (@var{fix}, @var{seg})
1315 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL
1316 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS}, but the subtrahend is a symbol in the
1317 same section as the fixup.
1318
1319 @item TC_VALIDATE_FIX_SUB (@var{fix}, @var{seg})
1320 @cindex TC_VALIDATE_FIX_SUB
1321 This macro is evaluated for any fixup with a @code{fx_subsy} that
1322 @code{fixup_segment} cannot reduce to a number.  If the macro returns
1323 @code{false} an error will be reported.
1324
1325 @item TC_GLOBAL_REGISTER_SYMBOL_OK
1326 @cindex TC_GLOBAL_REGISTER_SYMBOL_OK
1327 Define this macro if global register symbols are supported. The default
1328 is to disallow global register symbols.
1329
1330 @item MD_APPLY_SYM_VALUE (@var{fix})
1331 @cindex MD_APPLY_SYM_VALUE
1332 This macro controls whether the symbol value becomes part of the value passed
1333 to @code{md_apply_fix}.  If the macro is undefined, or returns non-zero, the
1334 symbol value will be included.  For ELF, a suitable definition might simply be
1335 @code{0}, because ELF relocations don't include the symbol value in the addend.
1336
1337 @item S_FORCE_RELOC (@var{sym}, @var{strict})
1338 @cindex S_FORCE_RELOC
1339 This function returns true for symbols
1340 that should not be reduced to section symbols or eliminated from expressions,
1341 because they may be overridden by the linker.  ie. for symbols that are
1342 undefined or common, and when @var{strict} is set, weak, or global (for ELF
1343 assemblers that support ELF shared library linking semantics).
1344
1345 @item EXTERN_FORCE_RELOC
1346 @cindex EXTERN_FORCE_RELOC
1347 This macro controls whether @code{S_FORCE_RELOC} returns true for global
1348 symbols.  If undefined, the default is @code{true} for ELF assemblers, and
1349 @code{false} for non-ELF.
1350
1351 @item tc_gen_reloc
1352 @cindex tc_gen_reloc
1353 GAS will call this to generate a reloc.  GAS will pass
1354 the resulting reloc to @code{bfd_install_relocation}.  This currently works
1355 poorly, as @code{bfd_install_relocation} often does the wrong thing, and
1356 instances of @code{tc_gen_reloc} have been written to work around the problems,
1357 which in turns makes it difficult to fix @code{bfd_install_relocation}.
1358
1359 @item RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1360 @cindex RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1361 If you define this macro, it means that @code{tc_gen_reloc} may return multiple
1362 relocation entries for a single fixup.  In this case, the return value of
1363 @code{tc_gen_reloc} is a pointer to a null terminated array.
1364
1365 @item MAX_RELOC_EXPANSION
1366 @cindex MAX_RELOC_EXPANSION
1367 You must define this if @code{RELOC_EXPANSION_POSSIBLE} is defined; it
1368 indicates the largest number of relocs which @code{tc_gen_reloc} may return for
1369 a single fixup.
1370
1371 @item tc_fix_adjustable
1372 @cindex tc_fix_adjustable
1373 You may define this macro to indicate whether a fixup against a locally defined
1374 symbol should be adjusted to be against the section symbol.  It should return a
1375 non-zero value if the adjustment is acceptable.
1376
1377 @item MD_PCREL_FROM_SECTION (@var{fixp}, @var{section})
1378 @cindex MD_PCREL_FROM_SECTION
1379 If you define this macro, it should return the position from which the PC
1380 relative adjustment for a PC relative fixup should be made.  On many
1381 processors, the base of a PC relative instruction is the next instruction,
1382 so this macro would return the length of an instruction, plus the address of
1383 the PC relative fixup.  The latter can be calculated as
1384 @var{fixp}->fx_where + @var{fixp}->fx_frag->fr_address .
1385
1386 @item md_pcrel_from
1387 @cindex md_pcrel_from
1388 This is the default value of @code{MD_PCREL_FROM_SECTION}.  The difference is
1389 that @code{md_pcrel_from} does not take a section argument.
1390
1391 @item tc_frob_label
1392 @cindex tc_frob_label
1393 If you define this macro, GAS will call it each time a label is defined.
1394
1395 @item tc_new_dot_label
1396 @cindex tc_new_dot_label
1397 If you define this macro, GAS will call it each time a fake label is created
1398 off the special dot symbol.
1399
1400 @item md_section_align
1401 @cindex md_section_align
1402 GAS will call this function for each section at the end of the assembly, to
1403 permit the CPU backend to adjust the alignment of a section.  The function
1404 must take two arguments, a @code{segT} for the section and a @code{valueT}
1405 for the size of the section, and return a @code{valueT} for the rounded
1406 size.
1407
1408 @item md_macro_start
1409 @cindex md_macro_start
1410 If defined, GAS will call this macro when it starts to include a macro
1411 expansion.  @code{macro_nest} indicates the current macro nesting level, which
1412 includes the one being expanded.
1413
1414 @item md_macro_info
1415 @cindex md_macro_info
1416 If defined, GAS will call this macro after the macro expansion has been
1417 included in the input and after parsing the macro arguments.  The single
1418 argument is a pointer to the macro processing's internal representation of the
1419 macro (macro_entry *), which includes expansion of the formal arguments.
1420
1421 @item md_macro_end
1422 @cindex md_macro_end
1423 Complement to md_macro_start.  If defined, it is called when finished
1424 processing an inserted macro expansion, just before decrementing macro_nest.
1425
1426 @item DOUBLEBAR_PARALLEL
1427 @cindex DOUBLEBAR_PARALLEL
1428 Affects the preprocessor so that lines containing '||' don't have their
1429 whitespace stripped following the double bar.  This is useful for targets that
1430 implement parallel instructions.
1431
1432 @item KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1433 @cindex KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1434 Normally, whitespace is compressed and removed when, in the presence of the
1435 colon, the adjoining tokens can be distinguished.  This option affects the
1436 preprocessor so that whitespace around colons is preserved.  This is useful
1437 when colons might be removed from the input after preprocessing but before
1438 assembling, so that adjoining tokens can still be distinguished if there is
1439 whitespace, or concatenated if there is not.
1440
1441 @item tc_frob_section
1442 @cindex tc_frob_section
1443 If you define this macro, GAS will call it for each
1444 section at the end of the assembly.
1445
1446 @item tc_frob_file_before_adjust
1447 @cindex tc_frob_file_before_adjust
1448 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1449 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1450 symbols.
1451
1452 @item tc_frob_symbol
1453 @cindex tc_frob_symbol
1454 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1455 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1456 macro to set its second argument to a non-zero value.
1457
1458 @item tc_frob_file
1459 @cindex tc_frob_file
1460 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1461 completed, but before the relocations have been generated.
1462
1463 @item tc_frob_file_after_relocs
1464 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1465 generated.
1466
1467 @item md_post_relax_hook
1468 If you define this macro, GAS will call it after relaxing and sizing the
1469 segments.
1470
1471 @item LISTING_HEADER
1472 A string to use on the header line of a listing.  The default value is simply
1473 @code{"GAS LISTING"}.
1474
1475 @item LISTING_WORD_SIZE
1476 The number of bytes to put into a word in a listing.  This affects the way the
1477 bytes are clumped together in the listing.  For example, a value of 2 might
1478 print @samp{1234 5678} where a value of 1 would print @samp{12 34 56 78}.  The
1479 default value is 4.
1480
1481 @item LISTING_LHS_WIDTH
1482 The number of words of data to print on the first line of a listing for a
1483 particular source line, where each word is @code{LISTING_WORD_SIZE} bytes.  The
1484 default value is 1.
1485
1486 @item LISTING_LHS_WIDTH_SECOND
1487 Like @code{LISTING_LHS_WIDTH}, but applying to the second and subsequent line
1488 of the data printed for a particular source line.  The default value is 1.
1489
1490 @item LISTING_LHS_CONT_LINES
1491 The maximum number of continuation lines to print in a listing for a particular
1492 source line.  The default value is 4.
1493
1494 @item LISTING_RHS_WIDTH
1495 The maximum number of characters to print from one line of the input file.  The
1496 default value is 100.
1497
1498 @item TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1499 @cindex TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1500 The COFF @code{.section} directive will use the value of this macro to set
1501 a new section's attributes when a directive has no valid flags or when the
1502 flag is @code{w}. The default value of the macro is @code{SEC_LOAD | SEC_DATA}.
1503
1504 @item DWARF2_FORMAT (@var{sec})
1505 @cindex DWARF2_FORMAT
1506 If you define this, it should return one of @code{dwarf2_format_32bit},
1507 @code{dwarf2_format_64bit}, or @code{dwarf2_format_64bit_irix} to indicate
1508 the size of internal DWARF section offsets and the format of the DWARF initial
1509 length fields.  When @code{dwarf2_format_32bit} is returned, the initial
1510 length field will be 4 bytes long and section offsets are 32 bits in size.
1511 For @code{dwarf2_format_64bit} and @code{dwarf2_format_64bit_irix}, section
1512 offsets are 64 bits in size, but the initial length field differs.  An 8 byte
1513 initial length is indicated by @code{dwarf2_format_64bit_irix} and
1514 @code{dwarf2_format_64bit} indicates a 12 byte initial length field in
1515 which the first four bytes are 0xffffffff and the next 8 bytes are
1516 the section's length.
1517
1518 If you don't define this, @code{dwarf2_format_32bit} will be used as
1519 the default.
1520
1521 This define only affects debug
1522 sections generated by the assembler.  DWARF 2 sections generated by
1523 other tools will be unaffected by this setting.
1524
1525 @item DWARF2_ADDR_SIZE (@var{bfd})
1526 @cindex DWARF2_ADDR_SIZE
1527 It should return the size of an address, as it should be represented in
1528 debugging info.  If you don't define this macro, the default definition uses
1529 the number of bits per address, as defined in @var{bfd}, divided by 8.
1530
1531 @item   MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR
1532 @cindex MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR
1533 If defined this macro is the name of a function to be called when the
1534 @samp{--gen-debug} switch is detected on the assembler's command line.  The
1535 prototype for the function looks like this:
1536
1537 @smallexample
1538    enum debug_info_type MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR (int * use_gnu_extensions)
1539 @end smallexample
1540
1541 The function should return the debug format that is preferred by the CPU
1542 backend.  This format will be used when generating assembler specific debug
1543 information.
1544
1545 @item md_allow_local_subtract (@var{left}, @var{right}, @var{section})
1546 If defined, GAS will call this macro when evaluating an expression which is the
1547 difference of two symbols defined in the same section.  It takes three
1548 arguments: @code{expressioS * @var{left}} which is the symbolic expression on
1549 the left hand side of the subtraction operation, @code{expressionS *
1550 @var{right}} which is the symbolic expression on the right hand side of the
1551 subtraction, and @code{segT @var{section}} which is the section containing the two
1552 symbols.  The macro should return a non-zero value if the expression should be
1553 evaluated.  Targets which implement link time relaxation which may change the
1554 position of the two symbols relative to each other should ensure that this
1555 macro returns zero in situations where this can occur.
1556
1557 @item md_allow_eh_opt
1558 If defined, GAS will check this macro before performing any optimizations on
1559 the DWARF call frame debug information that is emitted.  Targets which
1560 implement link time relaxation may need to define this macro and set it to zero
1561 if it is possible to change the size of a function's prologue.
1562 @end table
1563
1564 @node Object format backend
1565 @subsection Writing an object format backend
1566 @cindex object format backend
1567 @cindex @file{obj-@var{fmt}}
1568
1569 As with the CPU backend, the object format backend must define a few things,
1570 and may define some other things.  The interface to the object format backend
1571 is generally simpler; most of the support for an object file format consists of
1572 defining a number of pseudo-ops.
1573
1574 The object format @file{.h} file must include @file{targ-cpu.h}.
1575
1576 @table @code
1577 @item OBJ_@var{format}
1578 @cindex OBJ_@var{format}
1579 By convention, you should define this macro in the @file{.h} file.  For
1580 example, @file{obj-elf.h} defines @code{OBJ_ELF}.  You might have to use this
1581 if it is necessary to add object file format specific code to the CPU file.
1582
1583 @item obj_begin
1584 If you define this macro, GAS will call it at the start of the assembly, after
1585 the command line arguments have been parsed and all the machine independent
1586 initializations have been completed.
1587
1588 @item obj_app_file
1589 @cindex obj_app_file
1590 If you define this macro, GAS will invoke it when it sees a @code{.file}
1591 pseudo-op or a @samp{#} line as used by the C preprocessor.
1592
1593 @item OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1594 @cindex OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1595 You should define this macro to copy object format specific information from
1596 one symbol to another.  GAS will call it when one symbol is equated to
1597 another.
1598
1599 @item obj_sec_sym_ok_for_reloc
1600 @cindex obj_sec_sym_ok_for_reloc
1601 You may define this macro to indicate that it is OK to use a section symbol in
1602 a relocation entry.  If it is not, GAS will define a new symbol at the start
1603 of a section.
1604
1605 @item EMIT_SECTION_SYMBOLS
1606 @cindex EMIT_SECTION_SYMBOLS
1607 You should define this macro with a zero value if you do not want to include
1608 section symbols in the output symbol table.  The default value for this macro
1609 is one.
1610
1611 @item obj_adjust_symtab
1612 @cindex obj_adjust_symtab
1613 If you define this macro, GAS will invoke it just before setting the symbol
1614 table of the output BFD.  For example, the COFF support uses this macro to
1615 generate a @code{.file} symbol if none was generated previously.
1616
1617 @item SEPARATE_STAB_SECTIONS
1618 @cindex SEPARATE_STAB_SECTIONS
1619 You may define this macro to a nonzero value to indicate that stabs should be
1620 placed in separate sections, as in ELF.
1621
1622 @item INIT_STAB_SECTION
1623 @cindex INIT_STAB_SECTION
1624 You may define this macro to initialize the stabs section in the output file.
1625
1626 @item OBJ_PROCESS_STAB
1627 @cindex OBJ_PROCESS_STAB
1628 You may define this macro to do specific processing on a stabs entry.
1629
1630 @item obj_frob_section
1631 @cindex obj_frob_section
1632 If you define this macro, GAS will call it for each section at the end of the
1633 assembly.
1634
1635 @item obj_frob_file_before_adjust
1636 @cindex obj_frob_file_before_adjust
1637 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1638 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1639 symbols.
1640
1641 @item obj_frob_symbol
1642 @cindex obj_frob_symbol
1643 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1644 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1645 macro to set its second argument to a non-zero value.
1646
1647 @item obj_set_weak_hook
1648 @cindex obj_set_weak_hook
1649 If you define this macro, @code{S_SET_WEAK} will call it before modifying the
1650 symbol's flags.
1651
1652 @item obj_clear_weak_hook
1653 @cindex obj_clear_weak_hook
1654 If you define this macro, @code{S_CLEAR_WEAKREFD} will call it after cleaning
1655 the @code{weakrefd} flag, but before modifying any other flags.
1656
1657 @item obj_frob_file
1658 @cindex obj_frob_file
1659 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1660 completed, but before the relocations have been generated.
1661
1662 @item obj_frob_file_after_relocs
1663 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1664 generated.
1665
1666 @item SET_SECTION_RELOCS (@var{sec}, @var{relocs}, @var{n})
1667 @cindex SET_SECTION_RELOCS
1668 If you define this, it will be called after the relocations have been set for
1669 the section @var{sec}.  The list of relocations is in @var{relocs}, and the
1670 number of relocations is in @var{n}.
1671 @end table
1672
1673 @node Emulations
1674 @subsection Writing emulation files
1675
1676 Normally you do not have to write an emulation file.  You can just use
1677 @file{te-generic.h}.
1678
1679 If you do write your own emulation file, it must include @file{obj-format.h}.
1680
1681 An emulation file will often define @code{TE_@var{EM}}; this may then be used
1682 in other files to change the output.
1683
1684 @node Relaxation
1685 @section Relaxation
1686 @cindex relaxation
1687
1688 @dfn{Relaxation} is a generic term used when the size of some instruction or
1689 data depends upon the value of some symbol or other data.
1690
1691 GAS knows to relax a particular type of PC relative relocation using a table.
1692 You can also define arbitrarily complex forms of relaxation yourself.
1693
1694 @menu
1695 * Relaxing with a table::       Relaxing with a table
1696 * General relaxing::            General relaxing
1697 @end menu
1698
1699 @node Relaxing with a table
1700 @subsection Relaxing with a table
1701
1702 If you do not define @code{md_relax_frag}, and you do define
1703 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE}, GAS will relax @code{rs_machine_dependent} frags
1704 based on the frag subtype and the displacement to some specified target
1705 address.  The basic idea is that several machines have different addressing
1706 modes for instructions that can specify different ranges of values, with
1707 successive modes able to access wider ranges, including the entirety of the
1708 previous range.  Smaller ranges are assumed to be more desirable (perhaps the
1709 instruction requires one word instead of two or three); if this is not the
1710 case, don't describe the smaller-range, inferior mode.
1711
1712 The @code{fr_subtype} field of a frag is an index into a CPU-specific
1713 relaxation table.  That table entry indicates the range of values that can be
1714 stored, the number of bytes that will have to be added to the frag to
1715 accommodate the addressing mode, and the index of the next entry to examine if
1716 the value to be stored is outside the range accessible by the current
1717 addressing mode.  The @code{fr_symbol} field of the frag indicates what symbol
1718 is to be accessed; the @code{fr_offset} field is added in.
1719
1720 If the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is defined, which currently should only happen
1721 for the NS32k family, the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is called on the frag to
1722 compute an adjustment to be made to the displacement.
1723
1724 The value fitted by the relaxation code is always assumed to be a displacement
1725 from the current frag.  (More specifically, from @code{fr_fix} bytes into the
1726 frag.)
1727 @ignore
1728 This seems kinda silly.  What about fitting small absolute values?  I suppose
1729 @code{md_assemble} is supposed to take care of that, but if the operand is a
1730 difference between symbols, it might not be able to, if the difference was not
1731 computable yet.
1732 @end ignore
1733
1734 The end of the relaxation sequence is indicated by a ``next'' value of 0.  This
1735 means that the first entry in the table can't be used.
1736
1737 For some configurations, the linker can do relaxing within a section of an
1738 object file.  If call instructions of various sizes exist, the linker can
1739 determine which should be used in each instance, when a symbol's value is
1740 resolved.  In order for the linker to avoid wasting space and having to insert
1741 no-op instructions, it must be able to expand or shrink the section contents
1742 while still preserving intra-section references and meeting alignment
1743 requirements.
1744
1745 For the i960 using b.out format, no expansion is done; instead, each
1746 @samp{.align} directive causes extra space to be allocated, enough that when
1747 the linker is relaxing a section and removing unneeded space, it can discard
1748 some or all of this extra padding and cause the following data to be correctly
1749 aligned.
1750
1751 For the H8/300, I think the linker expands calls that can't reach, and doesn't
1752 worry about alignment issues; the cpu probably never needs any significant
1753 alignment beyond the instruction size.
1754
1755 The relaxation table type contains these fields:
1756
1757 @table @code
1758 @item long rlx_forward
1759 Forward reach, must be non-negative.
1760 @item long rlx_backward
1761 Backward reach, must be zero or negative.
1762 @item rlx_length
1763 Length in bytes of this addressing mode.
1764 @item rlx_more
1765 Index of the next-longer relax state, or zero if there is no next relax state.
1766 @end table
1767
1768 The relaxation is done in @code{relax_segment} in @file{write.c}.  The
1769 difference in the length fields between the original mode and the one finally
1770 chosen by the relaxing code is taken as the size by which the current frag will
1771 be increased in size.  For example, if the initial relaxing mode has a length
1772 of 2 bytes, and because of the size of the displacement, it gets upgraded to a
1773 mode with a size of 6 bytes, it is assumed that the frag will grow by 4 bytes.
1774 (The initial two bytes should have been part of the fixed portion of the frag,
1775 since it is already known that they will be output.)  This growth must be
1776 effected by @code{md_convert_frag}; it should increase the @code{fr_fix} field
1777 by the appropriate size, and fill in the appropriate bytes of the frag.
1778 (Enough space for the maximum growth should have been allocated in the call to
1779 frag_var as the second argument.)
1780
1781 If relocation records are needed, they should be emitted by
1782 @code{md_estimate_size_before_relax}.  This function should examine the target
1783 symbol of the supplied frag and correct the @code{fr_subtype} of the frag if
1784 needed.  When this function is called, if the symbol has not yet been defined,
1785 it will not become defined later; however, its value may still change if the
1786 section it is in gets relaxed.
1787
1788 Usually, if the symbol is in the same section as the frag (given by the
1789 @var{sec} argument), the narrowest likely relaxation mode is stored in
1790 @code{fr_subtype}, and that's that.
1791
1792 If the symbol is undefined, or in a different section (and therefore movable
1793 to an arbitrarily large distance), the largest available relaxation mode is
1794 specified, @code{fix_new} is called to produce the relocation record,
1795 @code{fr_fix} is increased to include the relocated field (remember, this
1796 storage was allocated when @code{frag_var} was called), and @code{frag_wane} is
1797 called to convert the frag to an @code{rs_fill} frag with no variant part.
1798 Sometimes changing addressing modes may also require rewriting the instruction.
1799 It can be accessed via @code{fr_opcode} or @code{fr_fix}.
1800
1801 If you generate frags separately for the basic insn opcode and any relaxable
1802 operands, do not call @code{fix_new} thinking you can emit fixups for the
1803 opcode field from the relaxable frag.  It is not guaranteed to be the same frag.
1804 If you need to emit fixups for the opcode field from inspection of the
1805 relaxable frag, then you need to generate a common frag for both the basic
1806 opcode and relaxable fields, or you need to provide the frag for the opcode to
1807 pass to @code{fix_new}.  The latter can be done for example by defining
1808 @code{TC_FRAG_TYPE} to include a pointer to it and defining @code{TC_FRAG_INIT}
1809 to set the pointer.
1810
1811 Sometimes @code{fr_var} is increased instead, and @code{frag_wane} is not
1812 called.  I'm not sure, but I think this is to keep @code{fr_fix} referring to
1813 an earlier byte, and @code{fr_subtype} set to @code{rs_machine_dependent} so
1814 that @code{md_convert_frag} will get called.
1815
1816 @node General relaxing
1817 @subsection General relaxing
1818
1819 If using a simple table is not suitable, you may implement arbitrarily complex
1820 relaxation semantics yourself.  For example, the MIPS backend uses this to emit
1821 different instruction sequences depending upon the size of the symbol being
1822 accessed.
1823
1824 When you assemble an instruction that may need relaxation, you should allocate
1825 a frag using @code{frag_var} or @code{frag_variant} with a type of
1826 @code{rs_machine_dependent}.  You should store some sort of information in the
1827 @code{fr_subtype} field so that you can figure out what to do with the frag
1828 later.
1829
1830 When GAS reaches the end of the input file, it will look through the frags and
1831 work out their final sizes.
1832
1833 GAS will first call @code{md_estimate_size_before_relax} on each
1834 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function must return an estimated size
1835 for the frag.
1836
1837 GAS will then loop over the frags, calling @code{md_relax_frag} on each
1838 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function should return the change in
1839 size of the frag.  GAS will keep looping over the frags until none of the frags
1840 changes size.
1841
1842 @node Broken words
1843 @section Broken words
1844 @cindex internals, broken words
1845 @cindex broken words
1846
1847 Some compilers, including GCC, will sometimes emit switch tables specifying
1848 16-bit @code{.word} displacements to branch targets, and branch instructions
1849 that load entries from that table to compute the target address.  If this is
1850 done on a 32-bit machine, there is a chance (at least with really large
1851 functions) that the displacement will not fit in 16 bits.  The assembler
1852 handles this using a concept called @dfn{broken words}.  This idea is well
1853 named, since there is an implied promise that the 16-bit field will in fact
1854 hold the specified displacement.
1855
1856 If broken word processing is enabled, and a situation like this is encountered,
1857 the assembler will insert a jump instruction into the instruction stream, close
1858 enough to be reached with the 16-bit displacement.  This jump instruction will
1859 transfer to the real desired target address.  Thus, as long as the @code{.word}
1860 value really is used as a displacement to compute an address to jump to, the
1861 net effect will be correct (minus a very small efficiency cost).  If
1862 @code{.word} directives with label differences for values are used for other
1863 purposes, however, things may not work properly.  For targets which use broken
1864 words, the @samp{-K} option will warn when a broken word is discovered.
1865
1866 The broken word code is turned off by the @code{WORKING_DOT_WORD} macro.  It
1867 isn't needed if @code{.word} emits a value large enough to contain an address
1868 (or, more correctly, any possible difference between two addresses).
1869
1870 @node Internal functions
1871 @section Internal functions
1872
1873 This section describes basic internal functions used by GAS.
1874
1875 @menu
1876 * Warning and error messages::  Warning and error messages
1877 * Hash tables::                 Hash tables
1878 @end menu
1879
1880 @node Warning and error messages
1881 @subsection Warning and error messages
1882
1883 @deftypefun  @{@} int had_warnings (void)
1884 @deftypefunx @{@} int had_errors (void)
1885 Returns non-zero if any warnings or errors, respectively, have been printed
1886 during this invocation.
1887 @end deftypefun
1888
1889 @deftypefun  @{@} void as_tsktsk (const char *@var{format}, ...)
1890 @deftypefunx @{@} void as_warn (const char *@var{format}, ...)
1891 @deftypefunx @{@} void as_bad (const char *@var{format}, ...)
1892 @deftypefunx @{@} void as_fatal (const char *@var{format}, ...)
1893 These functions display messages about something amiss with the input file, or
1894 internal problems in the assembler itself.  The current file name and line
1895 number are printed, followed by the supplied message, formatted using
1896 @code{vfprintf}, and a final newline.
1897
1898 An error indicated by @code{as_bad} will result in a non-zero exit status when
1899 the assembler has finished.  Calling @code{as_fatal} will result in immediate
1900 termination of the assembler process.
1901 @end deftypefun
1902
1903 @deftypefun @{@} void as_warn_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1904 @deftypefunx @{@} void as_bad_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1905 These variants permit specification of the file name and line number, and are
1906 used when problems are detected when reprocessing information saved away when
1907 processing some earlier part of the file.  For example, fixups are processed
1908 after all input has been read, but messages about fixups should refer to the
1909 original filename and line number that they are applicable to.
1910 @end deftypefun
1911
1912 @deftypefun @{@} void sprint_value (char *@var{buf}, valueT @var{val})
1913 This function is helpful for converting a @code{valueT} value into printable
1914 format, in case it's wider than modes that @code{*printf} can handle.  If the
1915 type is narrow enough, a decimal number will be produced; otherwise, it will be
1916 in hexadecimal.  The value itself is not examined to make this determination.
1917 @end deftypefun
1918
1919 @node Hash tables
1920 @subsection Hash tables
1921 @cindex hash tables
1922
1923 @deftypefun @{@} @{struct hash_control *@} hash_new (void)
1924 Creates the hash table control structure.
1925 @end deftypefun
1926
1927 @deftypefun @{@} void hash_die (struct hash_control *)
1928 Destroy a hash table.
1929 @end deftypefun
1930
1931 @deftypefun @{@} void *hash_delete (struct hash_control *, const char *, int)
1932 Deletes entry from the hash table, returns the value it had.  If the last
1933 arg is non-zero, free memory allocated for this entry and all entries
1934 allocated more recently than this entry.
1935 @end deftypefun
1936
1937 @deftypefun @{@} void *hash_replace (struct hash_control *, const char *, void *)
1938 Updates the value for an entry already in the table, returning the old value.
1939 If no entry was found, just returns NULL.
1940 @end deftypefun
1941
1942 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_insert (struct hash_control *, const char *, void *)
1943 Inserting a value already in the table is an error.
1944 Returns an error message or NULL.
1945 @end deftypefun
1946
1947 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_jam (struct hash_control *, const char *, void *)
1948 Inserts if the value isn't already present, updates it if it is.
1949 @end deftypefun
1950
1951 @node Test suite
1952 @section Test suite
1953 @cindex test suite
1954
1955 The test suite is kind of lame for most processors.  Often it only checks to
1956 see if a couple of files can be assembled without the assembler reporting any
1957 errors.  For more complete testing, write a test which either examines the
1958 assembler listing, or runs @code{objdump} and examines its output.  For the
1959 latter, the TCL procedure @code{run_dump_test} may come in handy.  It takes the
1960 base name of a file, and looks for @file{@var{file}.d}.  This file should
1961 contain as its initial lines a set of variable settings in @samp{#} comments,
1962 in the form:
1963
1964 @example
1965         #@var{varname}: @var{value}
1966 @end example
1967
1968 The @var{varname} may be @code{objdump}, @code{nm}, or @code{as}, in which case
1969 it specifies the options to be passed to the specified programs.  Exactly one
1970 of @code{objdump} or @code{nm} must be specified, as that also specifies which
1971 program to run after the assembler has finished.  If @var{varname} is
1972 @code{source}, it specifies the name of the source file; otherwise,
1973 @file{@var{file}.s} is used.  If @var{varname} is @code{name}, it specifies the
1974 name of the test to be used in the @code{pass} or @code{fail} messages.
1975
1976 The non-commented parts of the file are interpreted as regular expressions, one
1977 per line.  Blank lines in the @code{objdump} or @code{nm} output are skipped,
1978 as are blank lines in the @code{.d} file; the other lines are tested to see if
1979 the regular expression matches the program output.  If it does not, the test
1980 fails.
1981
1982 Note that this means the tests must be modified if the @code{objdump} output
1983 style is changed.
1984
1985 @bye
1986 @c Local Variables:
1987 @c fill-column: 79
1988 @c End: