Check in most recent release notes.
[platform/upstream/toybox.git] / www / code.html
1 <html><head><title>toybox source code walkthrough</title></head>
2 <!--#include file="header.html" -->
3
4 <p><h1><a name="style" /><a href="#style">Code style</a></h1></p>
5
6 <p>The primary goal of toybox is _simple_ code. Keeping the code small is
7 second, with speed and lots of features coming in somewhere after that.
8 (For more on that, see the <a href=design.html>design</a> page.)</p>
9
10 <p>A simple implementation usually takes up fewer lines of source code,
11 meaning more code can fit on the screen at once, meaning the programmer can
12 see more of it on the screen and thus keep more if in their head at once.
13 This helps code auditing and thus reduces bugs. That said, sometimes being
14 more explicit is preferable to being clever enough to outsmart yourself:
15 don't be so terse your code is unreadable.</p>
16
17 <p>Toybox has an actual coding style guide over on
18 <a href=design.html#codestyle>the design page</a>, but in general we just
19 want the code to be consistent.</p>
20
21 <p><h1><a name="building" /><a href="#building">Building Toybox</a></h1></p>
22
23 <p>Toybox is configured using the Kconfig language pioneered by the Linux
24 kernel, and adopted by many other projects (uClibc, OpenEmbedded, etc).
25 This generates a ".config" file containing the selected options, which
26 controls which features are included when compiling toybox.</p>
27
28 <p>Each configuration option has a default value. The defaults indicate the
29 "maximum sane configuration", I.E. if the feature defaults to "n" then it
30 either isn't complete or is a special-purpose option (such as debugging
31 code) that isn't intended for general purpose use.</p>
32
33 <p>The standard build invocation is:</p>
34
35 <ul>
36 <li>make defconfig #(or menuconfig)</li>
37 <li>make</li>
38 <li>make install</li>
39 </ul>
40
41 <p>Type "make help" to see all available build options.</p>
42
43 <p>The file "configure" contains a number of environment variable definitions
44 which influence the build, such as specifying which compiler to use or where
45 to install the resulting binaries. This file is included by the build, but
46 accepts existing definitions of the environment variables, so it may be sourced
47 or modified by the developer before building and the definitions exported
48 to the environment will take precedence.</p>
49
50 <p>(To clarify: "configure" describes the build and installation environment,
51 ".config" lists the features selected by defconfig/menuconfig.)</p>
52
53 <p><h1><a name="running"><a href="#running">Running a command</a></h1></p>
54
55 <h2>main</h2>
56
57 <p>The toybox main() function is at the end of main.c at the top level. It has
58 two possible codepaths, only one of which is configured into any given build
59 of toybox.</p>
60
61 <p>If CONFIG_SINGLE is selected, toybox is configured to contain only a single
62 command, so most of the normal setup can be skipped. In this case the
63 multiplexer isn't used, instead main() calls toy_singleinit() (also in main.c)
64 to set up global state and parse command line arguments, calls the command's
65 main function out of toy_list (in the CONFIG_SINGLE case the array has a single entry, no need to search), and if the function returns instead of exiting
66 it flushes stdout (detecting error) and returns toys.exitval.</p>
67
68 <p>When CONFIG_SINGLE is not selected, main() uses basename() to find the
69 name it was run as, shifts its argument list one to the right so it lines up
70 with where the multiplexer function expects it, and calls toybox_main(). This
71 leverages the multiplexer command's infrastructure to find and run the
72 appropriate command. (A command name starting with "toybox" will
73 recursively call toybox_main(); you can go "./toybox toybox toybox toybox ls"
74 if you want to...)</p>
75
76 <h2>toybox_main</h2>
77
78 <p>The toybox_main() function is also in main,c. It handles a possible
79 --help option ("toybox --help ls"), prints the list of available commands if no
80 arguments were provided to the multiplexer (or with full path names if any
81 other option is provided before a command name, ala "toybox --list").
82 Otherwise it calls toy_exec() on its argument list.</p>
83
84 <p>Note that the multiplexer is the first entry in toy_list (the rest of the
85 list is sorted alphabetically to allow binary search), so toybox_main can
86 cheat and just grab the first entry to quickly set up its context without
87 searching. Since all command names go through the multiplexer at least once
88 in the non-TOYBOX_SINGLE case, this avoids a redundant search of
89 the list.</p>
90
91 <p>The toy_exec() function is also in main.c. It performs toy_find() to
92 perform a binary search on the toy_list array to look up the command's
93 entry by name and saves it in the global variable which, calls toy_init()
94 to parse command line arguments and set up global state (using which->options),
95 and calls the appropriate command's main() function (which->toy_main). On
96 return it flushes all pending ansi FILE * I/O, detects if stdout had an
97 error, and then calls xexit() (which uses toys.exitval).</p>
98
99 <p><h1><a name="infrastructure" /><a href="#infrastructure">Infrastructure</a></h1></p>
100
101 <p>The toybox source code is in following directories:</p>
102 <ul>
103 <li>The <a href="#top">top level directory</a> contains the file main.c (were
104 execution starts), the header file toys.h (included by every command), and
105 other global infrastructure.</li>
106 <li>The <a href="#lib">lib directory</a> contains common functions shared by
107 multiple commands:</li>
108 <ul>
109 <li><a href="#lib_lib">lib/lib.c</a></li>
110 <li><a href="#lib_xwrap">lib/xwrap.c</a></li>
111 <li><a href="#lib_llist">lib/llist.c</a></li>
112 <li><a href="#lib_args">lib/args.c</a></li>
113 <li><a href="#lib_dirtree">lib/dirtree.c</a></li>
114 </ul>
115 <li>The <a href="#toys">toys directory</a> contains the C files implementating
116 each command. Currently it contains five subdirectories categorizing the
117 commands: posix, lsb, other, example, and pending.</li>
118 <li>The <a href="#scripts">scripts directory</a> contains the build and
119 test infrastructure.</li>
120 <li>The <a href="#kconfig">kconfig directory</a> contains the configuration
121 infrastructure implementing menuconfig (copied from the Linux kernel).</li>
122 <li>The <a href="#generated">generated directory</a> contains intermediate
123 files generated from other parts of the source code.</li>
124 </ul>
125
126 <a name="adding" />
127 <p><h1><a href="#adding">Adding a new command</a></h1></p>
128 <p>To add a new command to toybox, add a C file implementing that command to
129 one of the subdirectories under the toys directory.  No other files need to
130 be modified; the build extracts all the information it needs (such as command
131 line arguments) from specially formatted comments and macros in the C file.
132 (See the description of the <a href="#generated">"generated" directory</a>
133 for details.)</p>
134
135 <p>Currently there are five subdirectories under "toys", one for commands
136 defined by the POSIX standard, one for commands defined by the Linux Standard
137 Base, an "other" directory for commands not covered by an obvious standard,
138 a directory of example commands (templates to use when starting new commands),
139 and a "pending" directory of commands that need further review/cleanup
140 before moving to one of the other directories (run these at your own risk,
141 cleanup patches welcome).
142 These directories are just for developer convenience sorting the commands,
143 the directories are otherwise functionally identical. To add a new category,
144 create the appropriate directory with a README file in it whose first line
145 is the description menuconfig should use for the directory.)</p>
146
147 <p>An easy way to start a new command is copy the file "toys/example/hello.c"
148 to the name of the new command, and modify this copy to implement the new
149 command (more or less by turning every instance of "hello" into the
150 name of your command, updating the command line arguments, globals, and
151 help data, and then filling out its "main" function with code that does
152 something interesting).</p> 
153
154 <p>You could also start with "toys/example/skeleton.c", which provides a lot
155 more example code (showing several variants of command line option
156 parsing, how to implement multiple commands in the same file, and so on).
157 But usually it's just more stuff to delete.</p>
158
159 <p>Here's a checklist of steps to turn hello.c into another command:</p>
160
161 <ul>
162 <li><p>First "cp toys/example/hello.c toys/other/yourcommand.c" and open
163 the new file in your preferred text editor.</p>
164 <ul><li><p>Note that the
165 name of the new file is significant: it's the name of the new command you're
166 adding to toybox. The build includes all *.c files under toys/*/ whose
167 names are a case insensitive match for an enabled config symbol. So
168 toys/posix/cat.c only gets included if you have "CAT=y" in ".config".</p></li>
169 </ul></p></li>
170
171 <li><p>Change the one line comment at the top of the file (currently
172 "hello.c - A hello world program") to describe your new file.</p></li>
173
174 <li><p>Change the copyright notice to your name, email, and the current
175 year.</p></li>
176
177 <li><p>Give a URL to the relevant standards document, where applicable.
178 (Sample links to SUSv4 and LSB are provided, feel free to link to other
179 documentation or standards as appropriate.)</p></li>
180
181 <li><p>Update the USE_YOURCOMMAND(NEWTOY(yourcommand,"blah",0)) line.
182 The NEWTOY macro fills out this command's <a href="#toy_list">toy_list</a>
183 structure.  The arguments to the NEWTOY macro are:</p>
184
185 <ol>
186 <li><p>the name used to run your command</p></li>
187 <li><p>the command line argument <a href="#lib_args">option parsing string</a> (0 if none)</p></li>
188 <li><p>a bitfield of TOYFLAG values
189 (defined in toys.h) providing additional information such as where your
190 command should be installed on a running system, whether to blank umask
191 before running, whether or not the command must run as root (and thus should
192 retain root access if installed SUID), and so on.</p></li>
193 </ol>
194 </li>
195
196 <li><p>Change the kconfig data (from "config YOURCOMMAND" to the end of the
197 comment block) to supply your command's configuration and help
198 information.  The uppper case config symbols are used by menuconfig, and are
199 also what the CFG_ and USE_() macros are generated from (see [TODO]).  The
200 help information here is used by menuconfig, and also by the "help" command to
201 describe your new command.  (See [TODO] for details.)  By convention,
202 unfinished commands default to "n" and finished commands default to "y",
203 so "make defconfig" selects all finished commands.  (Note, "finished" means
204 "ready to be used", not that it'll never change again.)<p>
205
206 <p>Each help block should start with a "usage: yourcommand" line explaining
207 any command line arguments added by this config option.  The "help" command
208 outputs this text, and scripts/config2help.c in the build infrastructure
209 collates these usage lines for commands with multiple configuration
210 options when producing generated/help.h.</p>
211 </li>
212
213 <li><p>Change the "#define FOR_hello" line to "#define FOR_yourcommand" right
214 before the "#include <toys.h>". (This selects the appropriate FLAG_ macros and
215 does a "#define TT this.yourcommand" so you can access the global variables
216 out of the space-saving union of structures. If you aren't using any command
217 flag bits and aren't defining a GLOBAL block, you can delete this line.)</p></li>
218
219 <li><p>Update the GLOBALS() macro to contain your command's global
220 variables. If your command has no global variables, delete this macro.</p>
221
222 <p>Variables in the GLOBALS() block are are stored in a space saving
223 <a href="#toy_union">union of structures</a> format, which may be accessed
224 using the TT macro as if TT were a global structure (so TT.membername).
225 If you specified two-character command line arguments in
226 NEWTOY(), the first few global variables will be initialized by the automatic
227 argument parsing logic, and the type and order of these variables must
228 correspond to the arguments specified in NEWTOY().
229 (See <a href="#lib_args">lib/args.c</a> for details.)</p></li>
230
231 <li><p>Rename hello_main() to yourcommand_main().  This is the main() function
232 where execution of your command starts. Your command line options are
233 already sorted into this.optflags, this.optargs, this.optc, and the GLOBALS()
234 as appropriate by the time this function is called. (See
235 <a href="#lib_args">get_optflags()</a> for details.)</p></li>
236 </ul>
237
238 <a name="headers" /><h2><a href="#headers">Headers.</a></h2>
239
240 <p>Commands generally don't have their own headers. If it's common code
241 it can live in lib/, if it isn't put it in the command's .c file. (The line
242 between implementing multiple commands in a C file via OLDTOY() to share
243 infrastructure and moving that shared infrastructure to lib/ is a judgement
244 call. Try to figure out which is simplest.)</p>
245
246 <p>The top level toys.h should #include all the standard (posix) headers
247 that any command uses. (Partly this is friendly to ccache and partly this
248 makes the command implementations shorter.) Individual commands should only
249 need to include nonstandard headers that might prevent that command from
250 building in some context we'd care about (and thus requiring that command to
251 be disabled to avoid a build break).</p>
252
253 <p>Target-specific stuff (differences between compiler versions, libc versions,
254 or operating systems) should be confined to lib/portability.h and
255 lib/portability.c. (There's even some minimal compile-time environment probing
256 that writes data to generated/portability.h, see scripts/genconfig.sh.)</p>
257
258 <p>Only include linux/*.h headers from individual commands (not from other
259 headers), and only if you really need to. Data that varies per architecture
260 is a good reason to include a header. If you just need a couple constants
261 that haven't changed since the 1990's, it's ok to #define them yourself or
262 just use the constant inline with a comment explaining what it is. (A
263 #define that's only used once isn't really helping.)</p>
264
265 <p><a name="top" /><h1><a href="#top">Top level directory.</a></h1></p>
266
267 <p>This directory contains global infrastructure.</p>
268
269 <h3>toys.h</h3>
270 <p>Each command #includes "toys.h" as part of its standard prolog. It
271 may "#define FOR_commandname" before doing so to get some extra entries
272 specific to this command.</p>
273
274 <p>This file sucks in most of the commonly used standard #includes, so
275 individual files can just #include "toys.h" and not have to worry about
276 stdargs.h and so on.  Individual commands still need to #include
277 special-purpose headers that may not be present on all systems (and thus would
278 prevent toybox from building that command on such a system with that command
279 enabled).  Examples include regex support, any "linux/" or "asm/" headers, mtab
280 support (mntent.h and sys/mount.h), and so on.</p>
281
282 <p>The toys.h header also defines structures for most of the global variables
283 provided to each command by toybox_main().  These are described in
284 detail in the description for main.c, where they are initialized.</p>
285
286 <p>The global variables are grouped into structures (and a union) for space
287 savings, to more easily track the amount of memory consumed by them,
288 so that they may be automatically cleared/initialized as needed, and so
289 that access to global variables is more easily distinguished from access to
290 local variables.</p>
291
292 <h3>main.c</h3>
293 <p>Contains the main() function where execution starts, plus
294 common infrastructure to initialize global variables and select which command
295 to run.  The "toybox" multiplexer command also lives here.  (This is the
296 only command defined outside of the toys directory.)</p>
297
298 <p>Execution starts in main() which trims any path off of the first command
299 name and calls toybox_main(), which calls toy_exec(), which calls toy_find()
300 and toy_init() before calling the appropriate command's function from
301 toy_list[] (via toys.which->toy_main()).
302 If the command is "toybox", execution recurses into toybox_main(), otherwise
303 the call goes to the appropriate commandname_main() from a C file in the toys
304 directory.</p>
305
306 <p>The following global variables are defined in main.c:</p>
307 <ul>
308 <a name="toy_list" />
309 <li><p><b>struct toy_list toy_list[]</b> - array describing all the
310 commands currently configured into toybox.  The first entry (toy_list[0]) is
311 for the "toybox" multiplexer command, which runs all the other built-in commands
312 without symlinks by using its first argument as the name of the command to
313 run and the rest as that command's argument list (ala "./toybox echo hello").
314 The remaining entries are the commands in alphabetical order (for efficient
315 binary search).</p>
316
317 <p>This is a read-only array initialized at compile time by
318 defining macros and #including generated/newtoys.h.</p>
319
320 <p>Members of struct toy_list (defined in "toys.h") include:</p>
321 <ul>
322 <li><p>char *<b>name</b> - the name of this command.</p></li>
323 <li><p>void (*<b>toy_main</b>)(void) - function pointer to run this
324 command.</p></li>
325 <li><p>char *<b>options</b> - command line option string (used by
326 get_optflags() in lib/args.c to intialize toys.optflags, toys.optargs, and
327 entries in the toy's GLOBALS struct).  When this is NULL, no option
328 parsing is done before calling toy_main().</p></li>
329 <li><p>int <b>flags</b> - Behavior flags for this command.  The following flags are currently understood:</p>
330
331 <ul>
332 <li><b>TOYFLAG_USR</b> - Install this command under /usr</li>
333 <li><b>TOYFLAG_BIN</b> - Install this command under /bin</li>
334 <li><b>TOYFLAG_SBIN</b> - Install this command under /sbin</li>
335 <li><b>TOYFLAG_NOFORK</b> - This command can be used as a shell builtin.</li>
336 <li><b>TOYFLAG_UMASK</b> - Call umask(0) before running this command.</li>
337 <li><b>TOYFLAG_STAYROOT</b> - Don't drop permissions for this command if toybox is installed SUID root.</li>
338 <li><b>TOYFLAG_NEEDROOT</b> - This command cannot function unless run with root access.</li>
339 </ul>
340 <br>
341
342 <p>These flags are combined with | (or).  For example, to install a command
343 in /usr/bin, or together TOYFLAG_USR|TOYFLAG_BIN.</p>
344 </ul>
345 </li>
346
347 <li><p><b>struct toy_context toys</b> - global structure containing information
348 common to all commands, initializd by toy_init() and defined in "toys.h".
349 Members of this structure include:</p>
350 <ul>
351 <li><p>struct toy_list *<b>which</b> - a pointer to this command's toy_list
352 structure.  Mostly used to grab the name of the running command
353 (toys->which.name).</p>
354 </li>
355 <li><p>int <b>exitval</b> - Exit value of this command.  Defaults to zero.  The
356 error_exit() functions will return 1 if this is zero, otherwise they'll
357 return this value.</p></li>
358 <li><p>char **<b>argv</b> - "raw" command line options, I.E. the original
359 unmodified string array passed in to main().  Note that modifying this changes
360 "ps" output, and is not recommended.  This array is null terminated; a NULL
361 entry indicates the end of the array.</p>
362 <p>Most commands don't use this field, instead the use optargs, optflags,
363 and the fields in the GLOBALS struct initialized by get_optflags().</p>
364 </li>
365 <li><p>unsigned <b>optflags</b> - Command line option flags, set by
366 <a href="#lib_args">get_optflags()</a>.  Indicates which of the command line options listed in
367 toys->which.options occurred this time.</p>
368
369 <p>The rightmost command line argument listed in toys->which.options sets bit
370 1, the next one sets bit 2, and so on.  This means the bits are set in the same
371 order the binary digits would be listed if typed out as a string.  For example,
372 the option string "abcd" would parse the command line "-c" to set optflags to 2,
373 "-a" would set optflags to 8, and "-bd" would set optflags to 6 (4|2).</p>
374
375 <p>Only letters are relevant to optflags.  In the string "a*b:c#d", d=1, c=2,
376 b=4, a=8.  Punctuation after a letter initializes global variables at the
377 start of the GLOBALS() block (see <a href="#toy_union">union toy_union this</a>
378 for details).</p>
379
380 <p>The build infrastructure creates FLAG_ macros for each option letter,
381 corresponding to the bit position, so you can check (toys.optflags & FLAG_x)
382 to see if a flag was specified. (The correct set of FLAG_ macros is selected
383 by defining FOR_mycommand before #including toys.h. The macros live in
384 toys/globals.h which is generated by scripts/make.sh.)</p>
385
386 <p>For more information on option parsing, see <a href="#lib_args">get_optflags()</a>.</p>
387
388 </li>
389 <li><p>char **<b>optargs</b> - Null terminated array of arguments left over
390 after get_optflags() removed all the ones it understood.  Note: optarg[0] is
391 the first argument, not the command name.  Use toys.which->name for the command
392 name.</p></li>
393 <li><p>int <b>optc</b> - Optarg count, equivalent to argc but for
394 optargs[].<p></li>
395 <li><p>int <b>exithelp</b> - Whether error_exit() should print a usage message
396 via help_main() before exiting.  (True during option parsing, defaults to
397 false afterwards.)</p></li>
398 </ul>
399
400 <a name="toy_union" />
401 <li><p><b>union toy_union this</b> - Union of structures containing each
402 command's global variables.</p>
403
404 <p>Global variables are useful: they reduce the overhead of passing extra
405 command line arguments between functions, they conveniently start prezeroed to
406 save initialization costs, and the command line argument parsing infrastructure
407 can also initialize global variables with its results.</p>
408
409 <p>But since each toybox process can only run one command at a time, allocating
410 space for global variables belonging to other commands you aren't currently
411 running would be wasteful.</p>
412
413 <p>Toybox handles this by encapsulating each command's global variables in
414 a structure, and declaring a union of those structures with a single global
415 instance (called "this").  The GLOBALS() macro contains the global
416 variables that should go in the current command's global structure.  Each
417 variable can then be accessed as "this.commandname.varname".
418 If you #defined FOR_commandname before including toys.h, the macro TT is
419 #defined to this.commandname so the variable can then be accessed as
420 "TT.variable".  See toys/hello.c for an example.</p>
421
422 <p>A command that needs global variables should declare a structure to
423 contain them all, and add that structure to this union.  A command should never
424 declare global variables outside of this, because such global variables would
425 allocate memory when running other commands that don't use those global
426 variables.</p>
427
428 <p>The first few fields of this structure can be intialized by <a href="#lib_args">get_optargs()</a>,
429 as specified by the options field off this command's toy_list entry.  See
430 the get_optargs() description in lib/args.c for details.</p>
431 </li>
432
433 <li><b>char toybuf[4096]</b> - a common scratch space buffer so
434 commands don't need to allocate their own.  Any command is free to use this,
435 and it should never be directly referenced by functions in lib/ (although
436 commands are free to pass toybuf in to a library function as an argument).</li>
437 </ul>
438
439 <p>The following functions are defined in main.c:</p>
440 <ul>
441 <li><p>struct toy_list *<b>toy_find</b>(char *name) - Return the toy_list
442 structure for this command name, or NULL if not found.</p></li>
443 <li><p>void <b>toy_init</b>(struct toy_list *which, char *argv[]) - fill out
444 the global toys structure, calling get_optargs() if necessary.</p></li>
445 <li><p>void <b>toy_exec</b>(char *argv[]) - Run a built-in command with
446 arguments.</p>
447 <p>Calls toy_find() on argv[0] (which must be just a command name
448 without path).  Returns if it can't find this command, otherwise calls
449 toy_init(), toys->which.toy_main(), and exit() instead of returning.</p>
450
451 <p>Use the library function xexec() to fall back to external executables
452 in $PATH if toy_exec() can't find a built-in command.  Note that toy_exec()
453 does not strip paths before searching for a command, so "./command" will
454 never match an internal command.</li>
455
456 <li><p>void <b>toybox_main</b>(void) - the main function for the multiplexer
457 command (I.E. "toybox").  Given a command name as its first argument, calls
458 toy_exec() on its arguments.  With no arguments, it lists available commands.
459 If the first argument starts with "-" it lists each command with its default
460 install path prepended.</p></li>
461
462 </ul>
463
464 <h3>Config.in</h3>
465
466 <p>Top level configuration file in a stylized variant of
467 <a href=http://kernel.org/doc/Documentation/kbuild/kconfig-language.txt>kconfig</a> format.  Includes generated/Config.in.</p>
468
469 <p>These files are directly used by "make menuconfig" to select which commands
470 to build into toybox (thus generating a .config file), and by
471 scripts/config2help.py to create generated/help.h.</p>
472
473 <a name="generated" />
474 <h1><a href="#generated">Temporary files:</a></h1>
475
476 <p>There is one temporary file in the top level source directory:</p>
477 <ul>
478 <li><p><b>.config</b> - Configuration file generated by kconfig, indicating
479 which commands (and options to commands) are currently enabled.  Used
480 to make generated/config.h and determine which toys/*/*.c files to build.</p>
481
482 <p>You can create a human readable "miniconfig" version of this file using
483 <a href=http://landley.net/aboriginal/new_platform.html#miniconfig>these
484 instructions</a>.</p>
485 </li>
486 </ul>
487
488 <p><h2>Directory generated/</h2></p>
489
490 <p>The remaining temporary files live in the "generated/" directory,
491 which is for files generated at build time from other source files.</p>
492
493 <ul>
494 <li><p><b>generated/Config.in</b> - Kconfig entries for each command, included
495 from the top level Config.in. The help text here is used to generate
496 help.h.</p>
497
498 <p>Each command has a configuration entry with an upper case version of
499 the command name. Options to commands start with the command
500 name followed by an underscore and the option name. Global options are attached
501 to the "toybox" command, and thus use the prefix "TOYBOX_".  This organization
502 is used by scripts/cfg2files to select which toys/*/*.c files to compile for a
503 given .config.</p>
504 </li>
505
506 <li><p><b>generated/config.h</b> - list of CFG_SYMBOL and USE_SYMBOL() macros,
507 generated from .config by a sed invocation in scripts/make.sh.</p>
508
509 <p>CFG_SYMBOL is a comple time constant set to 1 for enabled symbols and 0 for
510 disabled symbols. This allows the use of normal if() statements to remove
511 code at compile time via the optimizer's dead code elimination (which removes
512 from the binary any code that cannot be reached). This saves space without
513 cluttering the code with #ifdefs or leading to configuration dependent build
514 breaks. (See the 1992 Usenix paper
515 <a href=http://doc.cat-v.org/henry_spencer/ifdef_considered_harmful.pdf>#ifdef
516 Considered Harmful</a> for more information.)</p>
517
518 <p>When you can't entirely avoid an #ifdef, the USE_SYMBOL(code) macro
519 provides a less intrusive alternative, evaluating to the code in parentheses
520 when the symbol is enabled, and nothing when the symbol is disabled. This
521 is most commonly used around NEWTOY() declarations (so only the enabled
522 commands show up in toy_list), and in option strings. This can also be used
523 for things like varargs or structure members which can't always be
524 eliminated by a simple test on CFG_SYMBOL. Remember, unlike CFG_SYMBOL
525 this is really just a variant of #ifdef, and can still result in configuration
526 dependent build breaks. Use with caution.</p>
527 </li>
528
529 <li><p><b>generated/flags.h</b> - FLAG_? macros indicating which command
530 line options were seen. The option parsing in lib/args.c sets bits in
531 toys.optflags, which can be tested by anding with the appropriate FLAG_
532 macro. (Bare longopts, which have no corresponding short option, will
533 have the longopt name after FLAG_. All others use the single letter short
534 option.)</p>
535
536 <p>To get the appropriate macros for your command, #define FOR_commandname
537 before #including toys.h. To switch macro sets (because you have an OLDTOY()
538 with different options in the same .c file), #define CLEANUP_oldcommand
539 and also #define FOR_newcommand, then #include "generated/flags.h" to switch.
540 </p>
541 </li>
542
543 <li><p><b>generated/globals.h</b> -
544 Declares structures to hold the contents of each command's GLOBALS(),
545 and combines them into "global_union this". (Yes, the name was
546 chosen to piss off C++ developers who think that C
547 is merely a subset of C++, not a language in its own right.)</p>
548
549 <p>The union reuses the same memory for each command's global struct:
550 since only one command's globals are in use at any given time, collapsing
551 them together saves space. The headers #define TT to the appropriate
552 "this.commandname", so you can refer to the current command's global
553 variables out of "this" as TT.variablename.</p>
554
555 <p>The globals start zeroed, and the first few are filled out by the 
556 lib/args.c argument parsing code called from main.c.</p>
557 </li>
558
559 <li><p><b>toys/help.h</b> - Help strings for use by the "help" command and
560 --help options. This file #defines a help_symbolname string for each
561 symbolname, but only the symbolnames matching command names get used
562 by show_help() in lib/help.c to display help for commands.</p>
563
564 <p>This file is created by scripts/make.sh, which compiles scripts/config2help.c
565 into the binary generated/config2help, and then runs it against the top
566 level .config and Config.in files to extract the help text from each config
567 entry and collate together dependent options.</p>
568
569 <p>This file contains help text for all commands, regardless of current
570 configuration, but only the ones currently enabled in the .config file
571 wind up in the help_data[] array, and only the enabled dependent options
572 have their help text added to the command they depend on.</p>
573 </li>
574
575 <li><p><b>generated/newtoys.h</b> - 
576 All the NEWTOY() and OLDTOY() macros from toys/*/*.c. The "toybox" multiplexer
577 is the first entry, the rest are in alphabetical order. Each line should be
578 inside an appropriate USE_ macro, so code that #includes this file only sees
579 the currently enabled commands.</p>
580
581 <p>By #definining NEWTOY() to various things before #including this file,
582 it may be used to create function prototypes (in toys.h), initialize the
583 help_data array (in lib/help.c),  initialize the toy_list array (in main.c,
584 the alphabetical order lets toy_find() do a binary search, the exception to
585 the alphabetical order lets it use the multiplexer without searching), and so
586 on.  (It's even used to initialize the NEED_OPTIONS macro, which produces a 1
587 or 0 for each command using command line option parsing, which is ORed together
588 to allow compile-time dead code elimination to remove the whole of
589 lib/args.c if nothing currently enabled is using it.)<p>
590
591 <p>Each NEWTOY and OLDTOY macro contains the command name, command line
592 option string (telling lib/args.c how to parse command line options for
593 this command), recommended install location, and miscelaneous data such
594 as whether this command should retain root permissions if installed suid.</p>
595 </li>
596
597 <li><p><b>toys/oldtoys.h</b> - Macros with the command line option parsing
598 string for each NEWTOY. This allows an OLDTOY that's just an alias for an
599 existing command to refer to the existing option string instead of
600 having to repeat it.</p>
601 </li>
602 </ul>
603
604 <a name="lib">
605 <h2>Directory lib/</h2>
606
607 <p>TODO: document lots more here.</p>
608
609 <p>lib: getmountlist(), error_msg/error_exit, xmalloc(),
610 strlcpy(), xexec(), xopen()/xread(), xgetcwd(), xabspath(), find_in_path(),
611 itoa().</p>
612
613
614
615 <a name="lib_xwrap"><h3>lib/xwrap.c</h3>
616
617 <p>Functions prefixed with the letter x call perror_exit() when they hit
618 errors, to eliminate common error checking. This prints an error message
619 and the strerror() string for the errno encountered.</p>
620
621 <p>You can intercept this exit by assigning a setjmp/longjmp buffer to
622 toys.rebound (set it back to zero to restore the default behavior).
623 If you do this, cleaning up resource leaks is your problem.</p>
624
625 <ul>
626 <li><b>void xstrncpy(char *dest, char *src, size_t size)</b></li>
627 <li><b>void xexit(void)</b></li>
628 <li><b>void *xmalloc(size_t size)</b></li>
629 <li><b>void *xzalloc(size_t size)</b></li>
630 <li><b>void *xrealloc(void *ptr, size_t size)</b></li>
631 <li><b>char *xstrndup(char *s, size_t n)</b></li>
632 <li><b>char *xstrdup(char *s)</b></li>
633 <li><b>char *xmprintf(char *format, ...)</b></li>
634 <li><b>void xprintf(char *format, ...)</b></li>
635 <li><b>void xputs(char *s)</b></li>
636 <li><b>void xputc(char c)</b></li>
637 <li><b>void xflush(void)</b></li>
638 <li><b>pid_t xfork(void)</b></li>
639 <li><b>void xexec_optargs(int skip)</b></li>
640 <li><b>void xexec(char **argv)</b></li>
641 <li><b>pid_t xpopen(char **argv, int *pipes)</b></li>
642 <li><b>int xpclose(pid_t pid, int *pipes)</b></li>
643 <li><b>void xaccess(char *path, int flags)</b></li>
644 <li><b>void xunlink(char *path)</b></li>
645 <li><p><b>int xcreate(char *path, int flags, int mode)<br />
646 int xopen(char *path, int flags)</b></p>
647
648 <p>The xopen() and xcreate() functions open an existing file (exiting if
649 it's not there) and create a new file (exiting if it can't).</p>
650
651 <p>They default to O_CLOEXEC so the filehandles aren't passed on to child
652 processes. Feed in O_CLOEXEC to disable this.</p>
653 </li>
654 <li><p><b>void xclose(int fd)</b></p>
655
656 <p>Because NFS is broken, and won't necessarily perform the requested
657 operation (and report the error) until you close the file. Of course, this
658 being NFS, it's not guaranteed to report the error there either, but it
659 _can_.</p>
660
661 <p>Nothing else ever reports an error on close, everywhere else it's just a
662 VFS operation freeing some resources. NFS is _special_, in a way that
663 other network filesystems like smbfs and v9fs aren't..</p>
664 </li>
665 <li><b>int xdup(int fd)</b></li>
666 <li><p><b>size_t xread(int fd, void *buf, size_t len)</b></p>
667
668 <p>Can return 0, but not -1.</p>
669 </li>
670 <li><p><b>void xreadall(int fd, void *buf, size_t len)</b></p>
671
672 <p>Reads the entire len-sized buffer, retrying to complete short
673 reads. Exits if it can't get enough data.</p></li>
674
675 <li><p><b>void xwrite(int fd, void *buf, size_t len)</b></p>
676
677 <p>Retries short writes, exits if can't write the entire buffer.</p></li>
678
679 <li><b>off_t xlseek(int fd, off_t offset, int whence)</b></li>
680 <li><b>char *xgetcwd(void)</b></li>
681 <li><b>void xstat(char *path, struct stat *st)</b></li>
682 <li><p><b>char *xabspath(char *path, int exact) </b></p>
683
684 <p>After several years of
685 <a href=http://landley.net/notes-2007.html#18-06-2007>wrestling</a>
686 <a href=http://landley.net/notes-2008.html#19-01-2008>with</a> realpath(), 
687 I broke down and <a href=http://landley.net/notes-2012.html#20-11-2012>wrote
688 my own</a> implementation that doesn't use the one in libc. As I explained:
689
690 <blockquote><p>If the path ends with a broken link,
691 readlink -f should show where the link points to, not where the broken link
692 lives. (The point of readlink -f is "if I write here, where would it attempt
693 to create a file".) The problem is, realpath() returns NULL for a path ending
694 with a broken link, and I can't beat different behavior out of code locked
695 away in libc.</p></blockquote>
696
697 <p>
698 </li>
699 <li><b>void xchdir(char *path)</b></li>
700 <li><b>void xchroot(char *path)</b></li>
701
702 <li><p><b>struct passwd *xgetpwuid(uid_t uid)<br />
703 struct group *xgetgrgid(gid_t gid)<br />
704 struct passwd *xgetpwnam(char *name)</b></p>
705
706 <p></p>
707 </li>
708
709
710
711 <li><b>void xsetuser(struct passwd *pwd)</b></li>
712 <li><b>char *xreadlink(char *name)</b></li>
713 <li><b>char *xreadfile(char *name, char *buf, off_t len)</b></li>
714 <li><b>int xioctl(int fd, int request, void *data)</b></li>
715 <li><b>void xpidfile(char *name)</b></li>
716 <li><b>void xsendfile(int in, int out)</b></li>
717 <li><b>long xparsetime(char *arg, long units, long *fraction)</b></li>
718 <li><b>void xregcomp(regex_t *preg, char *regex, int cflags)</b></li>
719 </ul>
720
721 <a name="lib_lib"><h3>lib/lib.c</h3>
722 <p>Eight gazillion common functions:</p>
723
724 <ul>
725 <li><b>void verror_msg(char *msg, int err, va_list va)</b></li>
726 <li><b>void error_msg(char *msg, ...)</b></li>
727 <li><b>void perror_msg(char *msg, ...)</b></li>
728 <li><b>void error_exit(char *msg, ...)</b></li>
729 <li><b>void perror_exit(char *msg, ...)</b></li>
730 <li><b>ssize_t readall(int fd, void *buf, size_t len)</b></li>
731 <li><b>ssize_t writeall(int fd, void *buf, size_t len)</b></li>
732 <li><b>off_t lskip(int fd, off_t offset)</b></li>
733 <li><b>int mkpathat(int atfd, char *dir, mode_t lastmode, int flags)</b></li>
734 <li><b>struct string_list **splitpath(char *path, struct string_list **list)</b></li>
735 <li><b>struct string_list *find_in_path(char *path, char *filename)</b></li>
736 <li><b>long atolx(char *numstr)</b></li>
737 <li><b>long atolx_range(char *numstr, long low, long high)</b></li>
738 <li><b>int numlen(long l)</b></li>
739 <li><b>int stridx(char *haystack, char needle)</b></li>
740 <li><b>int strstart(char **a, char *b)</b></li>
741 <li><b>off_t fdlength(int fd)</b></li>
742 <li><b>char *readfile(char *name, char *ibuf, off_t len)</b></li>
743 <li><b>void msleep(long miliseconds)</b></li>
744 <li><b>int64_t peek_le(void *ptr, unsigned size)</b></li>
745 <li><b>int64_t peek_be(void *ptr, unsigned size)</b></li>
746 <li><b>int64_t peek(void *ptr, unsigned size)</b></li>
747 <li><b>void poke(void *ptr, uint64_t val, int size)</b></li>
748 <li><b>void loopfiles_rw(char **argv, int flags, int permissions, int failok,</b></li>
749 <li><b>void loopfiles(char **argv, void (*function)(int fd, char *name))</b></li>
750 <li><b>char *get_rawline(int fd, long *plen, char end)</b></li>
751 <li><b>char *get_line(int fd)</b></li>
752 <li><b>int wfchmodat(int fd, char *name, mode_t mode)</b></li>
753 <li><b>static void tempfile_handler(int i)</b></li>
754 <li><b>int copy_tempfile(int fdin, char *name, char **tempname)</b></li>
755 <li><b>void delete_tempfile(int fdin, int fdout, char **tempname)</b></li>
756 <li><b>void replace_tempfile(int fdin, int fdout, char **tempname)</b></li>
757 <li><b>void crc_init(unsigned int *crc_table, int little_endian)</b></li>
758 <li><b>int terminal_size(unsigned *xx, unsigned *yy)</b></li>
759 <li><b>int yesno(char *prompt, int def)</b></li>
760 <li><b>void generic_signal(int sig)</b></li>
761 <li><b>void sigatexit(void *handler)</b></li>
762 <li><b>int sig_to_num(char *pidstr)</b></li>
763 <li><b>char *num_to_sig(int sig)</b></li>
764 <li><b>mode_t string_to_mode(char *modestr, mode_t mode)</b></li>
765 <li><b>void mode_to_string(mode_t mode, char *buf)</b></li>
766 <li><b>void names_to_pid(char **names, int (*callback)(pid_t pid, char *name))</b></li>
767 <li><b>int human_readable(char *buf, unsigned long long num)</b></li>
768 </ul>
769
770 <h3>lib/portability.h</h3>
771
772 <p>This file is automatically included from the top of toys.h, and smooths
773 over differences between platforms (hardware targets, compilers, C libraries,
774 operating systems, etc).</p>
775
776 <p>This file provides SWAP macros (SWAP_BE16(x) and SWAP_LE32(x) and so on).</p>
777
778 <p>A macro like SWAP_LE32(x) means "The value in x is stored as a little
779 endian 32 bit value, so perform the translation to/from whatever the native
780 32-bit format is".  You do the swap once on the way in, and once on the way
781 out. If your target is already little endian, the macro is a NOP.</p>
782
783 <p>The SWAP macros come in BE and LE each with 16, 32, and 64 bit versions.
784 In each case, the name of the macro refers to the _external_ representation,
785 and converts to/from whatever your native representation happens to be (which
786 can vary depending on what you're currently compiling for).</p>
787
788 <a name="lib_llist"><h3>lib/llist.c</h3>
789
790 <p>Some generic single and doubly linked list functions, which take
791 advantage of a couple properties of C:</p>
792
793 <ul>
794 <li><p>Structure elements are laid out in memory in the order listed, and
795 the first element has no padding. This means you can always treat (typecast)
796 a pointer to a structure as a pointer to the first element of the structure,
797 even if you don't know anything about the data following it.</p></li>
798
799 <li><p>An array of length zero at the end of a structure adds no space
800 to the sizeof() the structure, but if you calculate how much extra space
801 you want when you malloc() the structure it will be available at the end.
802 Since C has no bounds checking, this means each struct can have one variable
803 length array.</p></li>
804 </ul>
805
806 <p>Toybox's list structures always have their <b>next</b> pointer as
807 the first entry of each struct, and singly linked lists end with a NULL pointer.
808 This allows generic code to traverse such lists without knowing anything
809 else about the specific structs composing them: if your pointer isn't NULL
810 typecast it to void ** and dereference once to get the next entry.</p>
811
812 <p><b>lib/lib.h</b> defines three structure types:</p>
813 <ul>
814 <li><p><b>struct string_list</b> - stores a single string (<b>char str[0]</b>),
815 memory for which is allocated as part of the node. (I.E. llist_traverse(list,
816 free); can clean up after this type of list.)</p></li>
817
818 <li><p><b>struct arg_list</b> - stores a pointer to a single string
819 (<b>char *arg</b>) which is stored in a separate chunk of memory.</p></li>
820
821 <li><p><b>struct double_list</b> - has a second pointer (<b>struct double_list
822 *prev</b> along with a <b>char *data</b> for payload.</p></li>
823 </ul>
824
825 <b>List Functions</b>
826
827 <ul>
828 <li><p>void *<b>llist_pop</b>(void **list) - advances through a list ala
829 <b>node = llist_pop(&list);</b>  This doesn't modify the list contents,
830 but does advance the pointer you feed it (which is why you pass the _address_
831 of that pointer, not the pointer itself).</p></li>
832
833 <li><p>void <b>llist_traverse</b>(void *list, void (*using)(void *data)) -
834 iterate through a list calling a function on each node.</p></li>
835
836 <li><p>struct double_list *<b>dlist_add</b>(struct double_list **llist, char *data)
837 - append an entry to a circular linked list.
838 This function allocates a new struct double_list wrapper and returns the
839 pointer to the new entry (which you can usually ignore since it's llist->prev,
840 but if llist was NULL you need it). The argument is the ->data field for the
841 new node.</p></li>
842 <ul><li><p>void <b>dlist_add_nomalloc</b>(struct double_list **llist,
843 struct double_list *new) - append existing struct double_list to
844 list, does not allocate anything.</p></li></ul>
845 </ul>
846
847 <b>List code trivia questions:</b>
848
849 <ul>
850 <li><p><b>Why do arg_list and double_list contain a char * payload instead of
851 a void *?</b> - Because you always have to typecast a void * to use it, and
852 typecasting a char * does no harm. Since strings are the most common
853 payload, and doing math on the pointer ala
854 "(type *)(ptr+sizeof(thing)+sizeof(otherthing))" requires ptr to be char *
855 anyway (at least according to the C standard), defaulting to char * saves
856 a typecast.</p>
857 </li>
858
859 <li><p><b>Why do the names ->str, ->arg, and ->data differ?</b> - To force
860 you to keep track of which one you're using, calling free(node->str) would
861 be bad, and _failing_ to free(node->arg) leaks memory.</p></li>
862
863 <li><p><b>Why does llist_pop() take a void * instead of void **?</b> -
864 because the stupid compiler complains about "type punned pointers" when
865 you typecast and dereference on the same line,
866 due to insane FSF developers hardwiring limitations of their optimizer
867 into gcc's warning system. Since C automatically typecasts any other
868 pointer type to and from void *, the current code works fine. It's sad that it
869 won't warn you if you forget the &, but the code crashes pretty quickly in
870 that case.</p></li>
871
872 <li><p><b>How do I assemble a singly-linked-list in order?</b> - use
873 a double_list, dlist_add() your entries, and then break the circle with
874 <b>list->prev->next = NULL;</b> when done.</li>
875 </ul>
876
877 <a name="lib_args"><h3>lib/args.c</h3>
878
879 <p>Toybox's main.c automatically parses command line options before calling the
880 command's main function.  Option parsing starts in get_optflags(), which stores
881 results in the global structures "toys" (optflags and optargs) and "this".</p>
882
883 <p>The option parsing infrastructure stores a bitfield in toys.optflags to
884 indicate which options the current command line contained.  Arguments
885 attached to those options are saved into the command's global structure
886 ("this").  Any remaining command line arguments are collected together into
887 the null-terminated array toys.optargs, with the length in toys.optc.  (Note
888 that toys.optargs does not contain the current command name at position zero,
889 use "toys.which->name" for that.)  The raw command line arguments get_optflags()
890 parsed are retained unmodified in toys.argv[].</p>
891
892 <p>Toybox's option parsing logic is controlled by an "optflags" string, using
893 a format reminiscent of getopt's optargs but has several important differences.
894 Toybox does not use the getopt()
895 function out of the C library, get_optflags() is an independent implementation
896 which doesn't permute the original arguments (and thus doesn't change how the
897 command is displayed in ps and top), and has many features not present in
898 libc optargs() (such as the ability to describe long options in the same string
899 as normal options).</p>
900
901 <p>Each command's NEWTOY() macro has an optflags string as its middle argument,
902 which sets toy_list.options for that command to tell get_optflags() what
903 command line arguments to look for, and what to do with them.
904 If a command has no option
905 definition string (I.E. the argument is NULL), option parsing is skipped
906 for that command, which must look at the raw data in toys.argv to parse its
907 own arguments.  (If no currently enabled command uses option parsing,
908 get_optflags() is optimized out of the resulting binary by the compiler's
909 --gc-sections option.)</p>
910
911 <p>You don't have to free the option strings, which point into the environment
912 space (I.E. the string data is not copied).  A TOYFLAG_NOFORK command
913 that uses the linked list type "*" should free the list objects but not
914 the data they point to, via "llist_free(TT.mylist, NULL);".  (If it's not
915 NOFORK, exit() will free all the malloced data anyway unless you want
916 to implement a CONFIG_TOYBOX_FREE cleanup for it.)</p>
917
918 <h4>Optflags format string</h4>
919
920 <p>Note: the optflags option description string format is much more
921 concisely described by a large comment at the top of lib/args.c.</p>
922
923 <p>The general theory is that letters set optflags, and punctuation describes
924 other actions the option parsing logic should take.</p>
925
926 <p>For example, suppose the command line <b>command -b fruit -d walrus -a 42</b>
927 is parsed using the optflags string "<b>a#b:c:d</b>".  (I.E.
928 toys.which->options="a#b:c:d" and argv = ["command", "-b", "fruit", "-d",
929 "walrus", "-a", "42"]).  When get_optflags() returns, the following data is
930 available to command_main():
931
932 <ul>
933 <li><p>In <b>struct toys</b>:
934 <ul>
935 <li>toys.optflags = 13; // -a = 8 | -b = 4 | -d = 1</li>
936 <li>toys.optargs[0] = "walrus"; // leftover argument</li>
937 <li>toys.optargs[1] = NULL; // end of list</li>
938 <li>toys.optc = 1; // there was 1 leftover argument</li>
939 <li>toys.argv[] = {"-b", "fruit", "-d", "walrus", "-a", "42"}; // The original command line arguments
940 </ul>
941 <p></li>
942
943 <li><p>In <b>union this</b> (treated as <b>long this[]</b>):
944 <ul>
945 <li>this[0] = NULL; // -c didn't get an argument this time, so get_optflags() didn't change it and toys_init() zeroed "this" during setup.)</li>
946 <li>this[1] = (long)"fruit"; // argument to -b</li>
947 <li>this[2] = 42; // argument to -a</li>
948 </ul>
949 </p></li>
950 </ul>
951
952 <p>If the command's globals are:</p>
953
954 <blockquote><pre>
955 GLOBALS(
956         char *c;
957         char *b;
958         long a;
959 )
960 </pre></blockquote>
961 <p>That would mean TT.c == NULL, TT.b == "fruit", and TT.a == 42.  (Remember,
962 each entry that receives an argument must be a long or pointer, to line up
963 with the array position.  Right to left in the optflags string corresponds to
964 top to bottom in GLOBALS().</p>
965
966 <p>Put globals not filled out by the option parsing logic at the end of the
967 GLOBALS block. Common practice is to list the options one per line (to
968 make the ordering explicit, first to last in globals corresponds to right
969 to left in the option string), then leave a blank line before any non-option
970 globals.</p>
971
972 <p><b>long toys.optflags</b></p>
973
974 <p>Each option in the optflags string corresponds to a bit position in
975 toys.optflags, with the same value as a corresponding binary digit.  The
976 rightmost argument is (1<<0), the next to last is (1<<1) and so on.  If
977 the option isn't encountered while parsing argv[], its bit remains 0.</p>
978
979 <p>For example,
980 the optflags string "abcd" would parse the command line argument "-c" to set
981 optflags to 2, "-a" would set optflags to 8, "-bd" would set optflags to
982 6 (I.E. 4|2), and "-a -c" would set optflags to 10 (2|8).</p>
983
984 <p>Only letters are relevant to optflags, punctuation is skipped: in the
985 string "a*b:c#d", d=1, c=2, b=4, a=8.  The punctuation after a letter
986 usually indicate that the option takes an argument.</p>
987
988 <p>Since toys.optflags is an unsigned int, it only stores 32 bits.  (Which is
989 the amount a long would have on 32-bit platforms anyway; 64 bit code on
990 32 bit platforms is too expensive to require in common code used by almost
991 all commands.)  Bit positions beyond the 1<<31 aren't recorded, but
992 parsing higher options can still set global variables.</p>
993
994 <p><b>Automatically setting global variables from arguments (union this)</b></p>
995
996 <p>The following punctuation characters may be appended to an optflags
997 argument letter, indicating the option takes an additional argument:</p>
998
999 <ul>
1000 <li><b>:</b> - plus a string argument, keep most recent if more than one.</li>
1001 <li><b>*</b> - plus a string argument, appended to a linked list.</li>
1002 <li><b>@</b> - plus an occurrence counter (stored in a long)</li>
1003 <li><b>#</b> - plus a signed long argument.
1004 <li><b>-</b> - plus a signed long argument defaulting to negative (start argument with + to force a positive value).</li>
1005 <li><b>.</b> - plus a floating point argument (if CFG_TOYBOX_FLOAT).</li>
1006 <ul>The following can be appended to a float or double:
1007 <li><b>&lt;123</b> - error if argument is less than this</li>
1008 <li><b>&gt;123</b> - error if argument is greater than this</li>
1009 <li><b>=123</b> - default value if argument not supplied</li>
1010 </ul>
1011 </ul>
1012
1013 <p>A note about "." and CFG_TOYBOX_FLOAT: option parsing only understands <>=
1014 after . when CFG_TOYBOX_FLOAT
1015 is enabled. (Otherwise the code to determine where floating point constants
1016 end drops out; it requires floating point).  When disabled, it can reserve a
1017 global data slot for the argument (so offsets won't change in your
1018 GLOBALS[] block), but will never fill it out. You can handle
1019 this by using the USE_BLAH() macros with C string concatenation, ala:
1020 "abc." USE_TOYBOX_FLOAT("<1.23>4.56=7.89") "def"</p>
1021
1022 <p><b>GLOBALS</b></p>
1023
1024 <p>Options which have an argument fill in the corresponding slot in the global
1025 union "this" (see generated/globals.h), treating it as an array of longs
1026 with the rightmost saved in this[0].  As described above, using "a*b:c#d",
1027 "-c 42" would set this[0] = 42; and "-b 42" would set this[1] = "42"; each
1028 slot is left NULL if the corresponding argument is not encountered.</p>
1029
1030 <p>This behavior is useful because the LP64 standard ensures long and pointer
1031 are the same size. C99 guarantees structure members will occur in memory
1032 in the same order they're declared, and that padding won't be inserted between
1033 consecutive variables of register size.  Thus the first few entries can
1034 be longs or pointers corresponding to the saved arguments.</p>
1035
1036 <p>See toys/other/hello.c for a longer example of parsing options into the
1037 GLOBALS block.</p>
1038
1039 <p><b>char *toys.optargs[]</b></p>
1040
1041 <p>Command line arguments in argv[] which are not consumed by option parsing
1042 (I.E. not recognized either as -flags or arguments to -flags) will be copied
1043 to toys.optargs[], with the length of that array in toys.optc.
1044 (When toys.optc is 0, no unrecognized command line arguments remain.)
1045 The order of entries is preserved, and as with argv[] this new array is also
1046 terminated by a NULL entry.</p>
1047
1048 <p>Option parsing can require a minimum or maximum number of optargs left
1049 over, by adding "<1" (read "at least one") or ">9" ("at most nine") to the
1050 start of the optflags string.</p>
1051
1052 <p>The special argument "--" terminates option parsing, storing all remaining
1053 arguments in optargs.  The "--" itself is consumed.</p>
1054
1055 <p><b>Other optflags control characters</b></p>
1056
1057 <p>The following characters may occur at the start of each command's
1058 optflags string, before any options that would set a bit in toys.optflags:</p>
1059
1060 <ul>
1061 <li><b>^</b> - stop at first nonoption argument (for nice, xargs...)</li>
1062 <li><b>?</b> - allow unknown arguments (pass non-option arguments starting
1063 with - through to optargs instead of erroring out).</li>
1064 <li><b>&amp;</b> - the first argument has imaginary dash (ala tar/ps.  If given twice, all arguments have imaginary dash.)</li>
1065 <li><b>&lt;</b> - must be followed by a decimal digit indicating at least this many leftover arguments are needed in optargs (default 0)</li>
1066 <li><b>&gt;</b> - must be followed by a decimal digit indicating at most this many leftover arguments allowed (default MAX_INT)</li>
1067 </ul>
1068
1069 <p>The following characters may be appended to an option character, but do
1070 not by themselves indicate an extra argument should be saved in this[].
1071 (Technically any character not recognized as a control character sets an
1072 optflag, but letters are never control characters.)</p>
1073
1074 <ul>
1075 <li><b>^</b> - stop parsing options after encountering this option, everything else goes into optargs.</li>
1076 <li><b>|</b> - this option is required.  If more than one marked, only one is required.</li>
1077 </ul>
1078
1079 <p>The following may be appended to a float or double:</p>
1080
1081 <ul>
1082 <li><b>&lt;123</b> - error if argument is less than this</li>
1083 <li><b>&gt;123</b> - error if argument is greater than this</li>
1084 <li><b>=123</b> - default value if argument not supplied</li>
1085 </ul>
1086
1087 <p>Option parsing only understands <>= after . when CFG_TOYBOX_FLOAT
1088 is enabled. (Otherwise the code to determine where floating point constants
1089 end drops out.  When disabled, it can reserve a global data slot for the
1090 argument so offsets won't change, but will never fill it out.). You can handle
1091 this by using the USE_BLAH() macros with C string concatenation, ala:</p>
1092
1093 <blockquote>"abc." USE_TOYBOX_FLOAT("<1.23>4.56=7.89") "def"</blockquote>
1094
1095 <p><b>--longopts</b></p>
1096
1097 <p>The optflags string can contain long options, which are enclosed in
1098 parentheses.  They may be appended to an existing option character, in
1099 which case the --longopt is a synonym for that option, ala "a:(--fred)"
1100 which understands "-a blah" or "--fred blah" as synonyms.</p>
1101
1102 <p>Longopts may also appear before any other options in the optflags string,
1103 in which case they have no corresponding short argument, but instead set
1104 their own bit based on position.  So for "(walrus)#(blah)xy:z" "command
1105 --walrus 42" would set toys.optflags = 16 (-z = 1, -y = 2, -x = 4, --blah = 8)
1106 and would assign this[1] = 42;</p>
1107
1108 <p>A short option may have multiple longopt synonyms, "a(one)(two)", but
1109 each "bare longopt" (ala "(one)(two)abc" before any option characters)
1110 always sets its own bit (although you can group them with +X).</p>
1111
1112 <p><b>[groups]</b></p>
1113
1114 <p>At the end of the option string, square bracket groups can define
1115 relationships between existing options. (This only applies to short
1116 options, bare --longopts can't participate.)</p>
1117
1118 <p>The first character of the group defines the type, the remaining
1119 characters are options it applies to:</p>
1120
1121 <ul>
1122 <li><b>-</b> - Exclusive, switch off all others in this group.</li>
1123 <li><b>+</b> - Inclusive, switch on all others in this group.</li>
1124 <li><b>!</b> - Error, fail if more than one defined.</li>
1125 </ul>
1126
1127 <p>So "abc[-abc]" means -ab = -b, -ba = -a, -abc = -c. "abc[+abc]"
1128 means -ab=-abc, -c=-abc, and "abc[!abc] means -ab calls error_exit("no -b
1129 with -a"). Note that [-] groups clear the GLOBALS option slot of
1130 options they're switching back off, but [+] won't set options it didn't see
1131 (just the optflags).</p>
1132
1133 <p><b>whitespace</b></p>
1134
1135 <p>Arguments may occur with or without a space (I.E. "-a 42" or "-a42").
1136 The command line argument "-abc" may be interepreted many different ways:
1137 the optflags string "cba" sets toys.optflags = 7, "c:ba" sets toys.optflags=4
1138 and saves "ba" as the argument to -c, and "cb:a" sets optflags to 6 and saves
1139 "c" as the argument to -b.</p>
1140
1141 <p>Note that &amp; changes whitespace handling, so that the command line
1142 "tar cvfCj outfile.tar.bz2 topdir filename" is parsed the same as
1143 "tar filename -c -v -j -f outfile.tar.bz2 -C topdir". Note that "tar -cvfCj
1144 one two three" would equal "tar -c -v -f Cj one two three". (This matches
1145 historical usage.)</p>
1146
1147 <p>Appending a space to the option in the option string ("a: b") makes it
1148 require a space, I.E. "-ab" is interpreted as "-a" "-b". That way "kill -stop"
1149 differs from "kill -s top".</p>
1150
1151 <p>Appending ; to a longopt in the option string makes its argument optional,
1152 and only settable with =, so in ls "(color):;" can accept "ls --color" and
1153 "ls --color=auto" without complaining that the first has no argument.</p>
1154
1155 <a name="lib_dirtree"><h3>lib/dirtree.c</h3>
1156
1157 <p>The directory tree traversal code should be sufficiently generic
1158 that commands never need to use readdir(), scandir(), or the fts.h family
1159 of functions.</p>
1160
1161 <p>These functions do not call chdir() or rely on PATH_MAX. Instead they
1162 use openat() and friends, using one filehandle per directory level to
1163 recurseinto subdirectories. (I.E. they can descend 1000 directories deep
1164 if setrlimit(RLIMIT_NOFILE) allows enough open filehandles, and the default
1165 in /proc/self/limits is generally 1024.)</p>
1166
1167 <p>The basic dirtree functions are:</p>
1168
1169 <ul>
1170 <li><p><b>dirtree_read(char *path, int (*callback)(struct dirtree node))</b> -
1171 recursively read directories, either applying callback() or returning
1172 a tree of struct dirtree if callback is NULL.</p></li>
1173
1174 <li><p><b>dirtree_path(struct dirtree *node, int *plen)</b> - malloc() a
1175 string containing the path from the root of this tree to this node. If
1176 plen isn't NULL then *plen is how many extra bytes to malloc at the end
1177 of string.</p></li>
1178
1179 <li><p><b>dirtree_parentfd(struct dirtree *node)</b> - return fd of
1180 containing directory, for use with openat() and such.</p></li>
1181 </ul>
1182
1183 <p>The <b>dirtree_read()</b> function takes two arguments, a starting path for
1184 the root of the tree, and a callback function. The callback takes a
1185 <b>struct dirtree *</b> (from lib/lib.h) as its argument. If the callback is
1186 NULL, the traversal uses a default callback (dirtree_notdotdot()) which
1187 recursively assembles a tree of struct dirtree nodes for all files under
1188 this directory and subdirectories (filtering out "." and ".." entries),
1189 after which dirtree_read() returns the pointer to the root node of this
1190 snapshot tree.</p>
1191
1192 <p>Otherwise the callback() is called on each entry in the directory,
1193 with struct dirtree * as its argument. This includes the initial
1194 node created by dirtree_read() at the top of the tree.</p>
1195
1196 <p><b>struct dirtree</b></p>
1197
1198 <p>Each struct dirtree node contains <b>char name[]</b> and <b>struct stat
1199 st</b> entries describing a file, plus a <b>char *symlink</b>
1200 which is NULL for non-symlinks.</p>
1201
1202 <p>During a callback function, the <b>int data</b> field of directory nodes
1203 contains a dirfd (for use with the openat() family of functions). This is
1204 generally used by calling dirtree_parentfd() on the callback's node argument.
1205 For symlinks, data contains the length of the symlink string. On the second
1206 callback from DIRTREE_COMEAGAIN (depth-first traversal) data = -1 for
1207 all nodes (that's how you can tell it's the second callback).</p>
1208
1209 <p>Users of this code may put anything they like into the <b>long extra</b>
1210 field. For example, "cp" and "mv" use this to store a dirfd for the destination
1211 directory (and use DIRTREE_COMEAGAIN to get the second callback so they can
1212 close(node->extra) to avoid running out of filehandles).
1213 This field is not directly used by the dirtree code, and
1214 thanks to LP64 it's large enough to store a typecast pointer to an
1215 arbitrary struct.</p>
1216
1217 <p>The return value of the callback combines flags (with boolean or) to tell
1218 the traversal infrastructure how to behave:</p>
1219
1220 <ul>
1221 <li><p><b>DIRTREE_SAVE</b> - Save this node, assembling a tree. (Without
1222 this the struct dirtree is freed after the callback returns. Filtering out
1223 siblings is fine, but discarding a parent while keeping its child leaks
1224 memory.)</p></li>
1225 <li><p><b>DIRTREE_ABORT</b> - Do not examine any more entries in this
1226 directory. (Does not propagate up tree: to abort entire traversal,
1227 return DIRTREE_ABORT from parent callbacks too.)</p></li>
1228 <li><p><b>DIRTREE_RECURSE</b> - Examine directory contents. Ignored for
1229 non-directory entries. The remaining flags only take effect when
1230 recursing into the children of a directory.</p></li>
1231 <li><p><b>DIRTREE_COMEAGAIN</b> - Call the callback a second time after
1232 examining all directory contents, allowing depth-first traversal.
1233 On the second call, dirtree->data = -1.</p></li>
1234 <li><p><b>DIRTREE_SYMFOLLOW</b> - follow symlinks when populating children's
1235 <b>struct stat st</b> (by feeding a nonzero value to the symfollow argument of
1236 dirtree_add_node()), which means DIRTREE_RECURSE treats symlinks to
1237 directories as directories. (Avoiding infinite recursion is the callback's
1238 problem: the non-NULL dirtree->symlink can still distinguish between
1239 them.)</p></li>
1240 </ul>
1241
1242 <p>Each struct dirtree contains three pointers (next, parent, and child)
1243 to other struct dirtree.</p>
1244
1245 <p>The <b>parent</b> pointer indicates the directory
1246 containing this entry; even when not assembling a persistent tree of
1247 nodes the parent entries remain live up to the root of the tree while
1248 child nodes are active. At the top of the tree the parent pointer is
1249 NULL, meaning the node's name[] is either an absolute path or relative
1250 to cwd. The function dirtree_parentfd() gets the directory file descriptor
1251 for use with openat() and friends, returning AT_FDCWD at the top of tree.</p>
1252
1253 <p>The <b>child</b> pointer points to the first node of the list of contents of
1254 this directory. If the directory contains no files, or the entry isn't
1255 a directory, child is NULL.</p>
1256
1257 <p>The <b>next</b> pointer indicates sibling nodes in the same directory as this
1258 node, and since it's the first entry in the struct the llist.c traversal
1259 mechanisms work to iterate over sibling nodes. Each dirtree node is a
1260 single malloc() (even char *symlink points to memory at the end of the node),
1261 so llist_free() works but its callback must descend into child nodes (freeing
1262 a tree, not just a linked list), plus whatever the user stored in extra.</p>
1263
1264 <p>The <b>dirtree_read</b>() function is a simple wrapper, calling <b>dirtree_add_node</b>()
1265 to create a root node relative to the current directory, then calling
1266 <b>handle_callback</b>() on that node (which recurses as instructed by the callback
1267 return flags). Some commands (such as chgrp) bypass this wrapper, for example
1268 to control whether or not to follow symlinks to the root node; symlinks
1269 listed on the command line are often treated differently than symlinks
1270 encountered during recursive directory traversal).
1271
1272 <p>The ls command not only bypasses the wrapper, but never returns
1273 <b>DIRTREE_RECURSE</b> from the callback, instead calling <b>dirtree_recurse</b>() manually
1274 from elsewhere in the program. This gives ls -lR manual control
1275 of traversal order, which is neither depth first nor breadth first but
1276 instead a sort of FIFO order requried by the ls standard.</p>
1277
1278 <a name="toys">
1279 <h1><a href="#toys">Directory toys/</a></h1>
1280
1281 <p>This directory contains command implementations. Each command is a single
1282 self-contained file. Adding a new command involves adding a single
1283 file, and removing a command involves removing that file. Commands use
1284 shared infrastructure from the lib/ and generated/ directories.</p>
1285
1286 <p>Currently there are five subdirectories under "toys/" containing "posix"
1287 commands described in POSIX-2008, "lsb" commands described in the Linux
1288 Standard Base 4.1, "other" commands not described by either standard,
1289 "pending" commands awaiting cleanup (which default to "n" in menuconfig
1290 because they don't necessarily work right yet), and "example" code showing
1291 how toybox infrastructure works and providing template/skeleton files to
1292 start new commands.</p>
1293
1294 <p>The only difference directory location makes is which menu the command
1295 shows up in during "make menuconfig", the directories are otherwise identical.
1296 Note that the commands exist within a single namespace at runtime, so you can't
1297 have the same command in multiple subdirectories. (The build tries to fail
1298 informatively when you do that.)</p>
1299
1300 <p>There is one more sub-menus in "make menuconfig" containing global
1301 configuration options for toybox. This menu is defined in the top level
1302 Config.in.</p>
1303
1304 <p>See <a href="#adding">adding a new command</a> for details on the
1305 layout of a command file.</p>
1306
1307 <h2>Directory scripts/</h2>
1308
1309 <p>Build infrastructure. The makefile calls scripts/make.sh for "make"
1310 and scripts/install.sh for "make install".</p>
1311
1312 <p>There's also a test suite, "make test" calls make/test.sh, which runs all
1313 the tests in make/test/*. You can run individual tests via
1314 "scripts/test.sh command", or "TEST_HOST=1 scripts/test.sh command" to run
1315 that test against the host implementation instead of the toybox one.</p>
1316
1317 <h3>scripts/cfg2files.sh</h3>
1318
1319 <p>Run .config through this filter to get a list of enabled commands, which
1320 is turned into a list of files in toys via a sed invocation in the top level
1321 Makefile.
1322 </p>
1323
1324 <h2>Directory kconfig/</h2>
1325
1326 <p>Menuconfig infrastructure copied from the Linux kernel.  See the
1327 Linux kernel's Documentation/kbuild/kconfig-language.txt</p>
1328
1329 <!-- todo
1330
1331 Better OLDTOY and multiple command explanation. From Config.in:
1332
1333 <p>A command with multiple names (or multiple similar commands implemented in
1334 the same .c file) should have config symbols prefixed with the name of their
1335 C file. I.E. config symbol prefixes are NEWTOY() names. If OLDTOY() names
1336 have config symbols they must be options (symbols with an underscore and
1337 suffix) to the NEWTOY() name. (See generated/toylist.h)</p>
1338 -->
1339
1340 <!--#include file="footer.html" -->