Upload Tizen:Base source
[external/binutils.git] / gas / doc / internals.texi
1 \input texinfo
2 @c  Copyright 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000,
3 @c  2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009
4 @c  Free Software Foundation, Inc.
5 @setfilename internals.info
6 @node Top
7 @top Assembler Internals
8 @raisesections
9 @cindex internals
10
11 This chapter describes the internals of the assembler.  It is incomplete, but
12 it may help a bit.
13
14 This chapter is not updated regularly, and it may be out of date.
15
16 @menu
17 * Data types::          Data types
18 * GAS processing::      What GAS does when it runs
19 * Porting GAS::         Porting GAS
20 * Relaxation::          Relaxation
21 * Broken words::        Broken words
22 * Internal functions::  Internal functions
23 * Test suite::          Test suite
24 @end menu
25
26 @node Data types
27 @section Data types
28 @cindex internals, data types
29
30 This section describes some fundamental GAS data types.
31
32 @menu
33 * Symbols::             The symbolS structure
34 * Expressions::         The expressionS structure
35 * Fixups::              The fixS structure
36 * Frags::               The fragS structure
37 @end menu
38
39 @node Symbols
40 @subsection Symbols
41 @cindex internals, symbols
42 @cindex symbols, internal
43 @cindex symbolS structure
44
45 The definition for the symbol structure, @code{symbolS}, is located in
46 @file{struc-symbol.h}.
47
48 In general, the fields of this structure may not be referred to directly.
49 Instead, you must use one of the accessor functions defined in @file{symbol.h}.
50 These accessor functions should work for any GAS version.
51
52 Symbol structures contain the following fields:
53
54 @table @code
55 @item sy_value
56 This is an @code{expressionS} that describes the value of the symbol.  It might
57 refer to one or more other symbols; if so, its true value may not be known
58 until @code{resolve_symbol_value} is called with @var{finalize_syms} non-zero
59 in @code{write_object_file}.
60
61 The expression is often simply a constant.  Before @code{resolve_symbol_value}
62 is called with @var{finalize_syms} set, the value is the offset from the frag
63 (@pxref{Frags}).  Afterward, the frag address has been added in.
64
65 @item sy_resolved
66 This field is non-zero if the symbol's value has been completely resolved.  It
67 is used during the final pass over the symbol table.
68
69 @item sy_resolving
70 This field is used to detect loops while resolving the symbol's value.
71
72 @item sy_used_in_reloc
73 This field is non-zero if the symbol is used by a relocation entry.  If a local
74 symbol is used in a relocation entry, it must be possible to redirect those
75 relocations to other symbols, or this symbol cannot be removed from the final
76 symbol list.
77
78 @item sy_next
79 @itemx sy_previous
80 These pointers to other @code{symbolS} structures describe a doubly
81 linked list.  These fields should be accessed with
82 the @code{symbol_next} and @code{symbol_previous} macros.
83
84 @item sy_frag
85 This points to the frag (@pxref{Frags}) that this symbol is attached to.
86
87 @item sy_used
88 Whether the symbol is used as an operand or in an expression.  Note: Not all of
89 the backends keep this information accurate; backends which use this bit are
90 responsible for setting it when a symbol is used in backend routines.
91
92 @item sy_mri_common
93 Whether the symbol is an MRI common symbol created by the @code{COMMON}
94 pseudo-op when assembling in MRI mode.
95
96 @item sy_volatile
97 Whether the symbol can be re-defined.
98
99 @item sy_forward_ref
100 Whether the symbol's value must only be evaluated upon use.
101
102 @item sy_weakrefr
103 Whether the symbol is a @code{weakref} alias to another symbol.
104
105 @item sy_weakrefd
106 Whether the symbol is or was referenced by one or more @code{weakref} aliases,
107 and has not had any direct references.
108
109 @item bsym
110 This points to the BFD @code{asymbol} that
111 will be used in writing the object file.
112
113 @item sy_obj
114 This format-specific data is of type @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE}.  If no macro by
115 that name is defined in @file{obj-format.h}, this field is not defined.
116
117 @item sy_tc
118 This processor-specific data is of type @code{TC_SYMFIELD_TYPE}.  If no macro
119 by that name is defined in @file{targ-cpu.h}, this field is not defined.
120
121 @end table
122
123 Here is a description of the accessor functions.  These should be used rather
124 than referring to the fields of @code{symbolS} directly.
125
126 @table @code
127 @item S_SET_VALUE
128 @cindex S_SET_VALUE
129 Set the symbol's value.
130
131 @item S_GET_VALUE
132 @cindex S_GET_VALUE
133 Get the symbol's value.  This will cause @code{resolve_symbol_value} to be
134 called if necessary.
135
136 @item S_SET_SEGMENT
137 @cindex S_SET_SEGMENT
138 Set the section of the symbol.
139
140 @item S_GET_SEGMENT
141 @cindex S_GET_SEGMENT
142 Get the symbol's section.
143
144 @item S_GET_NAME
145 @cindex S_GET_NAME
146 Get the name of the symbol.
147
148 @item S_SET_NAME
149 @cindex S_SET_NAME
150 Set the name of the symbol.
151
152 @item S_IS_EXTERNAL
153 @cindex S_IS_EXTERNAL
154 Return non-zero if the symbol is externally visible.
155
156 @item S_IS_EXTERN
157 @cindex S_IS_EXTERN
158 A synonym for @code{S_IS_EXTERNAL}.  Don't use it.
159
160 @item S_IS_WEAK
161 @cindex S_IS_WEAK
162 Return non-zero if the symbol is weak, or if it is a @code{weakref} alias or
163 symbol that has not been strongly referenced.
164
165 @item S_IS_WEAKREFR
166 @cindex S_IS_WEAKREFR
167 Return non-zero if the symbol is a @code{weakref} alias.
168
169 @item S_IS_WEAKREFD
170 @cindex S_IS_WEAKREFD
171 Return non-zero if the symbol was aliased by a @code{weakref} alias and has not
172 had any strong references.
173
174 @item S_IS_VOLATILE
175 @cindex S_IS_VOLATILE
176 Return non-zero if the symbol may be re-defined. Such symbols get created by
177 the @code{=} operator, @code{equ}, or @code{set}.
178
179 @item S_IS_FORWARD_REF
180 @cindex S_IS_FORWARD_REF
181 Return non-zero if the symbol is a forward reference, that is its value must
182 only be determined upon use.
183
184 @item S_IS_COMMON
185 @cindex S_IS_COMMON
186 Return non-zero if this is a common symbol.  Common symbols are sometimes
187 represented as undefined symbols with a value, in which case this function will
188 not be reliable.
189
190 @item S_IS_DEFINED
191 @cindex S_IS_DEFINED
192 Return non-zero if this symbol is defined.  This function is not reliable when
193 called on a common symbol.
194
195 @item S_IS_DEBUG
196 @cindex S_IS_DEBUG
197 Return non-zero if this is a debugging symbol.
198
199 @item S_IS_LOCAL
200 @cindex S_IS_LOCAL
201 Return non-zero if this is a local assembler symbol which should not be
202 included in the final symbol table.  Note that this is not the opposite of
203 @code{S_IS_EXTERNAL}.  The @samp{-L} assembler option affects the return value
204 of this function.
205
206 @item S_SET_EXTERNAL
207 @cindex S_SET_EXTERNAL
208 Mark the symbol as externally visible.
209
210 @item S_CLEAR_EXTERNAL
211 @cindex S_CLEAR_EXTERNAL
212 Mark the symbol as not externally visible.
213
214 @item S_SET_WEAK
215 @cindex S_SET_WEAK
216 Mark the symbol as weak.
217
218 @item S_SET_WEAKREFR
219 @cindex S_SET_WEAKREFR
220 Mark the symbol as the referrer in a @code{weakref} directive.  The symbol it
221 aliases must have been set to the value expression before this point.  If the
222 alias has already been used, the symbol is marked as used too.
223
224 @item S_CLEAR_WEAKREFR
225 @cindex S_CLEAR_WEAKREFR
226 Clear the @code{weakref} alias status of a symbol.  This is implicitly called
227 whenever a symbol is defined or set to a new expression.
228
229 @item S_SET_WEAKREFD
230 @cindex S_SET_WEAKREFD
231 Mark the symbol as the referred symbol in a @code{weakref} directive.
232 Implicitly marks the symbol as weak, but see below.  It should only be called
233 if the referenced symbol has just been added to the symbol table.
234
235 @item S_SET_WEAKREFD
236 @cindex S_SET_WEAKREFD
237 Clear the @code{weakref} aliased status of a symbol.  This is implicitly called
238 whenever the symbol is looked up, as part of a direct reference or a
239 definition, but not as part of a @code{weakref} directive.
240
241 @item S_SET_VOLATILE
242 @cindex S_SET_VOLATILE
243 Indicate that the symbol may be re-defined.
244
245 @item S_CLEAR_VOLATILE
246 @cindex S_CLEAR_VOLATILE
247 Indicate that the symbol may no longer be re-defined.
248
249 @item S_SET_FORWARD_REF
250 @cindex S_SET_FORWARD_REF
251 Indicate that the symbol is a forward reference, that is its value must only
252 be determined upon use.
253
254 @item S_GET_TYPE
255 @itemx S_GET_DESC
256 @itemx S_GET_OTHER
257 @cindex S_GET_TYPE
258 @cindex S_GET_DESC
259 @cindex S_GET_OTHER
260 Get the @code{type}, @code{desc}, and @code{other} fields of the symbol.  These
261 are only defined for object file formats for which they make sense (primarily
262 a.out).
263
264 @item S_SET_TYPE
265 @itemx S_SET_DESC
266 @itemx S_SET_OTHER
267 @cindex S_SET_TYPE
268 @cindex S_SET_DESC
269 @cindex S_SET_OTHER
270 Set the @code{type}, @code{desc}, and @code{other} fields of the symbol.  These
271 are only defined for object file formats for which they make sense (primarily
272 a.out).
273
274 @item S_GET_SIZE
275 @cindex S_GET_SIZE
276 Get the size of a symbol.  This is only defined for object file formats for
277 which it makes sense (primarily ELF).
278
279 @item S_SET_SIZE
280 @cindex S_SET_SIZE
281 Set the size of a symbol.  This is only defined for object file formats for
282 which it makes sense (primarily ELF).
283
284 @item symbol_get_value_expression
285 @cindex symbol_get_value_expression
286 Get a pointer to an @code{expressionS} structure which represents the value of
287 the symbol as an expression.
288
289 @item symbol_set_value_expression
290 @cindex symbol_set_value_expression
291 Set the value of a symbol to an expression.
292
293 @item symbol_set_frag
294 @cindex symbol_set_frag
295 Set the frag where a symbol is defined.
296
297 @item symbol_get_frag
298 @cindex symbol_get_frag
299 Get the frag where a symbol is defined.
300
301 @item symbol_mark_used
302 @cindex symbol_mark_used
303 Mark a symbol as having been used in an expression.
304
305 @item symbol_clear_used
306 @cindex symbol_clear_used
307 Clear the mark indicating that a symbol was used in an expression.
308
309 @item symbol_used_p
310 @cindex symbol_used_p
311 Return whether a symbol was used in an expression.
312
313 @item symbol_mark_used_in_reloc
314 @cindex symbol_mark_used_in_reloc
315 Mark a symbol as having been used by a relocation.
316
317 @item symbol_clear_used_in_reloc
318 @cindex symbol_clear_used_in_reloc
319 Clear the mark indicating that a symbol was used in a relocation.
320
321 @item symbol_used_in_reloc_p
322 @cindex symbol_used_in_reloc_p
323 Return whether a symbol was used in a relocation.
324
325 @item symbol_mark_mri_common
326 @cindex symbol_mark_mri_common
327 Mark a symbol as an MRI common symbol.
328
329 @item symbol_clear_mri_common
330 @cindex symbol_clear_mri_common
331 Clear the mark indicating that a symbol is an MRI common symbol.
332
333 @item symbol_mri_common_p
334 @cindex symbol_mri_common_p
335 Return whether a symbol is an MRI common symbol.
336
337 @item symbol_mark_written
338 @cindex symbol_mark_written
339 Mark a symbol as having been written.
340
341 @item symbol_clear_written
342 @cindex symbol_clear_written
343 Clear the mark indicating that a symbol was written.
344
345 @item symbol_written_p
346 @cindex symbol_written_p
347 Return whether a symbol was written.
348
349 @item symbol_mark_resolved
350 @cindex symbol_mark_resolved
351 Mark a symbol as having been resolved.
352
353 @item symbol_resolved_p
354 @cindex symbol_resolved_p
355 Return whether a symbol has been resolved.
356
357 @item symbol_section_p
358 @cindex symbol_section_p
359 Return whether a symbol is a section symbol.
360
361 @item symbol_equated_p
362 @cindex symbol_equated_p
363 Return whether a symbol is equated to another symbol.
364
365 @item symbol_constant_p
366 @cindex symbol_constant_p
367 Return whether a symbol has a constant value, including being an offset within
368 some frag.
369
370 @item symbol_get_bfdsym
371 @cindex symbol_get_bfdsym
372 Return the BFD symbol associated with a symbol.
373
374 @item symbol_set_bfdsym
375 @cindex symbol_set_bfdsym
376 Set the BFD symbol associated with a symbol.
377
378 @item symbol_get_obj
379 @cindex symbol_get_obj
380 Return a pointer to the @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
381
382 @item symbol_set_obj
383 @cindex symbol_set_obj
384 Set the @code{OBJ_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
385
386 @item symbol_get_tc
387 @cindex symbol_get_tc
388 Return a pointer to the @code{TC_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
389
390 @item symbol_set_tc
391 @cindex symbol_set_tc
392 Set the @code{TC_SYMFIELD_TYPE} field of a symbol.
393
394 @end table
395
396 GAS attempts to store local
397 symbols--symbols which will not be written to the output file--using a
398 different structure, @code{struct local_symbol}.  This structure can only
399 represent symbols whose value is an offset within a frag.
400
401 Code outside of the symbol handler will always deal with @code{symbolS}
402 structures and use the accessor functions.  The accessor functions correctly
403 deal with local symbols.  @code{struct local_symbol} is much smaller than
404 @code{symbolS} (which also automatically creates a bfd @code{asymbol}
405 structure), so this saves space when assembling large files.
406
407 The first field of @code{symbolS} is @code{bsym}, the pointer to the BFD
408 symbol.  The first field of @code{struct local_symbol} is a pointer which is
409 always set to NULL.  This is how the symbol accessor functions can distinguish
410 local symbols from ordinary symbols.  The symbol accessor functions
411 automatically convert a local symbol into an ordinary symbol when necessary.
412
413 @node Expressions
414 @subsection Expressions
415 @cindex internals, expressions
416 @cindex expressions, internal
417 @cindex expressionS structure
418
419 Expressions are stored in an @code{expressionS} structure.  The structure is
420 defined in @file{expr.h}.
421
422 @cindex expression
423 The macro @code{expression} will create an @code{expressionS} structure based
424 on the text found at the global variable @code{input_line_pointer}.
425
426 @cindex make_expr_symbol
427 @cindex expr_symbol_where
428 A single @code{expressionS} structure can represent a single operation.
429 Complex expressions are formed by creating @dfn{expression symbols} and
430 combining them in @code{expressionS} structures.  An expression symbol is
431 created by calling @code{make_expr_symbol}.  An expression symbol should
432 naturally never appear in a symbol table, and the implementation of
433 @code{S_IS_LOCAL} (@pxref{Symbols}) reflects that.  The function
434 @code{expr_symbol_where} returns non-zero if a symbol is an expression symbol,
435 and also returns the file and line for the expression which caused it to be
436 created.
437
438 The @code{expressionS} structure has two symbol fields, a number field, an
439 operator field, and a field indicating whether the number is unsigned.
440
441 The operator field is of type @code{operatorT}, and describes how to interpret
442 the other fields; see the definition in @file{expr.h} for the possibilities.
443
444 An @code{operatorT} value of @code{O_big} indicates either a floating point
445 number, stored in the global variable @code{generic_floating_point_number}, or
446 an integer too large to store in an @code{offsetT} type, stored in the global
447 array @code{generic_bignum}.  This rather inflexible approach makes it
448 impossible to use floating point numbers or large expressions in complex
449 expressions.
450
451 @node Fixups
452 @subsection Fixups
453 @cindex internals, fixups
454 @cindex fixups
455 @cindex fixS structure
456
457 A @dfn{fixup} is basically anything which can not be resolved in the first
458 pass.  Sometimes a fixup can be resolved by the end of the assembly; if not,
459 the fixup becomes a relocation entry in the object file.
460
461 @cindex fix_new
462 @cindex fix_new_exp
463 A fixup is created by a call to @code{fix_new} or @code{fix_new_exp}.  Both
464 take a frag (@pxref{Frags}), a position within the frag, a size, an indication
465 of whether the fixup is PC relative, and a type.
466 The type is nominally a @code{bfd_reloc_code_real_type}, but several
467 targets use other type codes to represent fixups that can not be described as
468 relocations.
469
470 The @code{fixS} structure has a number of fields, several of which are obsolete
471 or are only used by a particular target.  The important fields are:
472
473 @table @code
474 @item fx_frag
475 The frag (@pxref{Frags}) this fixup is in.
476
477 @item fx_where
478 The location within the frag where the fixup occurs.
479
480 @item fx_addsy
481 The symbol this fixup is against.  Typically, the value of this symbol is added
482 into the object contents.  This may be NULL.
483
484 @item fx_subsy
485 The value of this symbol is subtracted from the object contents.  This is
486 normally NULL.
487
488 @item fx_offset
489 A number which is added into the fixup.
490
491 @item fx_addnumber
492 Some CPU backends use this field to convey information between
493 @code{md_apply_fix} and @code{tc_gen_reloc}.  The machine independent code does
494 not use it.
495
496 @item fx_next
497 The next fixup in the section.
498
499 @item fx_r_type
500 The type of the fixup.
501
502 @item fx_size
503 The size of the fixup.  This is mostly used for error checking.
504
505 @item fx_pcrel
506 Whether the fixup is PC relative.
507
508 @item fx_done
509 Non-zero if the fixup has been applied, and no relocation entry needs to be
510 generated.
511
512 @item fx_file
513 @itemx fx_line
514 The file and line where the fixup was created.
515
516 @item tc_fix_data
517 This has the type @code{TC_FIX_TYPE}, and is only defined if the target defines
518 that macro.
519 @end table
520
521 @node Frags
522 @subsection Frags
523 @cindex internals, frags
524 @cindex frags
525 @cindex fragS structure.
526
527 The @code{fragS} structure is defined in @file{as.h}.  Each frag represents a
528 portion of the final object file.  As GAS reads the source file, it creates
529 frags to hold the data that it reads.  At the end of the assembly the frags and
530 fixups are processed to produce the final contents.
531
532 @table @code
533 @item fr_address
534 The address of the frag.  This is not set until the assembler rescans the list
535 of all frags after the entire input file is parsed.  The function
536 @code{relax_segment} fills in this field.
537
538 @item fr_next
539 Pointer to the next frag in this (sub)section.
540
541 @item fr_fix
542 Fixed number of characters we know we're going to emit to the output file.  May
543 be zero.
544
545 @item fr_var
546 Variable number of characters we may output, after the initial @code{fr_fix}
547 characters.  May be zero.
548
549 @item fr_offset
550 The interpretation of this field is controlled by @code{fr_type}.  Generally,
551 if @code{fr_var} is non-zero, this is a repeat count: the @code{fr_var}
552 characters are output @code{fr_offset} times.
553
554 @item line
555 Holds line number info when an assembler listing was requested.
556
557 @item fr_type
558 Relaxation state.  This field indicates the interpretation of @code{fr_offset},
559 @code{fr_symbol} and the variable-length tail of the frag, as well as the
560 treatment it gets in various phases of processing.  It does not affect the
561 initial @code{fr_fix} characters; they are always supposed to be output
562 verbatim (fixups aside).  See below for specific values this field can have.
563
564 @item fr_subtype
565 Relaxation substate.  If the macro @code{md_relax_frag} isn't defined, this is
566 assumed to be an index into @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE} for the generic
567 relaxation code to process (@pxref{Relaxation}).  If @code{md_relax_frag} is
568 defined, this field is available for any use by the CPU-specific code.
569
570 @item fr_symbol
571 This normally indicates the symbol to use when relaxing the frag according to
572 @code{fr_type}.
573
574 @item fr_opcode
575 Points to the lowest-addressed byte of the opcode, for use in relaxation.
576
577 @item tc_frag_data
578 Target specific fragment data of type TC_FRAG_TYPE.
579 Only present if @code{TC_FRAG_TYPE} is defined.
580
581 @item fr_file
582 @itemx fr_line
583 The file and line where this frag was last modified.
584
585 @item fr_literal
586 Declared as a one-character array, this last field grows arbitrarily large to
587 hold the actual contents of the frag.
588 @end table
589
590 These are the possible relaxation states, provided in the enumeration type
591 @code{relax_stateT}, and the interpretations they represent for the other
592 fields:
593
594 @table @code
595 @item rs_align
596 @itemx rs_align_code
597 The start of the following frag should be aligned on some boundary.  In this
598 frag, @code{fr_offset} is the logarithm (base 2) of the alignment in bytes.
599 (For example, if alignment on an 8-byte boundary were desired, @code{fr_offset}
600 would have a value of 3.)  The variable characters indicate the fill pattern to
601 be used.  The @code{fr_subtype} field holds the maximum number of bytes to skip
602 when doing this alignment.  If more bytes are needed, the alignment is not
603 done.  An @code{fr_subtype} value of 0 means no maximum, which is the normal
604 case.  Target backends can use @code{rs_align_code} to handle certain types of
605 alignment differently.
606
607 @item rs_broken_word
608 This indicates that ``broken word'' processing should be done (@pxref{Broken
609 words}).  If broken word processing is not necessary on the target machine,
610 this enumerator value will not be defined.
611
612 @item rs_cfa
613 This state is used to implement exception frame optimizations.  The
614 @code{fr_symbol} is an expression symbol for the subtraction which may be
615 relaxed.  The @code{fr_opcode} field holds the frag for the preceding command
616 byte.  The @code{fr_offset} field holds the offset within that frag.  The
617 @code{fr_subtype} field is used during relaxation to hold the current size of
618 the frag.
619
620 @item rs_fill
621 The variable characters are to be repeated @code{fr_offset} times.  If
622 @code{fr_offset} is 0, this frag has a length of @code{fr_fix}.  Most frags
623 have this type.
624
625 @item rs_leb128
626 This state is used to implement the DWARF ``little endian base 128''
627 variable length number format.  The @code{fr_symbol} is always an expression
628 symbol, as constant expressions are emitted directly.  The @code{fr_offset}
629 field is used during relaxation to hold the previous size of the number so
630 that we can determine if the fragment changed size.
631
632 @item rs_machine_dependent
633 Displacement relaxation is to be done on this frag.  The target is indicated by
634 @code{fr_symbol} and @code{fr_offset}, and @code{fr_subtype} indicates the
635 particular machine-specific addressing mode desired.  @xref{Relaxation}.
636
637 @item rs_org
638 The start of the following frag should be pushed back to some specific offset
639 within the section.  (Some assemblers use the value as an absolute address; GAS
640 does not handle final absolute addresses, but rather requires that the linker
641 set them.)  The offset is given by @code{fr_symbol} and @code{fr_offset}; one
642 character from the variable-length tail is used as the fill character.
643 @end table
644
645 @cindex frchainS structure
646 A chain of frags is built up for each subsection.  The data structure
647 describing a chain is called a @code{frchainS}, and contains the following
648 fields:
649
650 @table @code
651 @item frch_root
652 Points to the first frag in the chain.  May be NULL if there are no frags in
653 this chain.
654 @item frch_last
655 Points to the last frag in the chain, or NULL if there are none.
656 @item frch_next
657 Next in the list of @code{frchainS} structures.
658 @item frch_seg
659 Indicates the section this frag chain belongs to.
660 @item frch_subseg
661 Subsection (subsegment) number of this frag chain.
662 @item fix_root, fix_tail
663 Point to first and last @code{fixS} structures associated with this subsection.
664 @item frch_obstack
665 Not currently used.  Intended to be used for frag allocation for this
666 subsection.  This should reduce frag generation caused by switching sections.
667 @item frch_frag_now
668 The current frag for this subsegment.
669 @end table
670
671 A @code{frchainS} corresponds to a subsection; each section has a list of
672 @code{frchainS} records associated with it.  In most cases, only one subsection
673 of each section is used, so the list will only be one element long, but any
674 processing of frag chains should be prepared to deal with multiple chains per
675 section.
676
677 After the input files have been completely processed, and no more frags are to
678 be generated, the frag chains are joined into one per section for further
679 processing.  After this point, it is safe to operate on one chain per section.
680
681 The assembler always has a current frag, named @code{frag_now}.  More space is
682 allocated for the current frag using the @code{frag_more} function; this
683 returns a pointer to the amount of requested space.  The function
684 @code{frag_room} says by how much the current frag can be extended.
685 Relaxing is done using variant frags allocated by @code{frag_var}
686 or @code{frag_variant} (@pxref{Relaxation}).
687
688 @node GAS processing
689 @section What GAS does when it runs
690 @cindex internals, overview
691
692 This is a quick look at what an assembler run looks like.
693
694 @itemize @bullet
695 @item
696 The assembler initializes itself by calling various init routines.
697
698 @item
699 For each source file, the @code{read_a_source_file} function reads in the file
700 and parses it.  The global variable @code{input_line_pointer} points to the
701 current text; it is guaranteed to be correct up to the end of the line, but not
702 farther.
703
704 @item
705 For each line, the assembler passes labels to the @code{colon} function, and
706 isolates the first word.  If it looks like a pseudo-op, the word is looked up
707 in the pseudo-op hash table @code{po_hash} and dispatched to a pseudo-op
708 routine.  Otherwise, the target dependent @code{md_assemble} routine is called
709 to parse the instruction.
710
711 @item
712 When pseudo-ops or instructions output data, they add it to a frag, calling
713 @code{frag_more} to get space to store it in.
714
715 @item
716 Pseudo-ops and instructions can also output fixups created by @code{fix_new} or
717 @code{fix_new_exp}.
718
719 @item
720 For certain targets, instructions can create variant frags which are used to
721 store relaxation information (@pxref{Relaxation}).
722
723 @item
724 When the input file is finished, the @code{write_object_file} routine is
725 called.  It assigns addresses to all the frags (@code{relax_segment}), resolves
726 all the fixups (@code{fixup_segment}), resolves all the symbol values (using
727 @code{resolve_symbol_value}), and finally writes out the file.
728 @end itemize
729
730 @node Porting GAS
731 @section Porting GAS
732 @cindex porting
733
734 Each GAS target specifies two main things: the CPU file and the object format
735 file.  Two main switches in the @file{configure.in} file handle this.  The
736 first switches on CPU type to set the shell variable @code{cpu_type}.  The
737 second switches on the entire target to set the shell variable @code{fmt}.
738
739 The configure script uses the value of @code{cpu_type} to select two files in
740 the @file{config} directory: @file{tc-@var{CPU}.c} and @file{tc-@var{CPU}.h}.
741 The configuration process will create a file named @file{targ-cpu.h} in the
742 build directory which includes @file{tc-@var{CPU}.h}.
743
744 The configure script also uses the value of @code{fmt} to select two files:
745 @file{obj-@var{fmt}.c} and @file{obj-@var{fmt}.h}.  The configuration process
746 will create a file named @file{obj-format.h} in the build directory which
747 includes @file{obj-@var{fmt}.h}.
748
749 You can also set the emulation in the configure script by setting the @code{em}
750 variable.  Normally the default value of @samp{generic} is fine.  The
751 configuration process will create a file named @file{targ-env.h} in the build
752 directory which includes @file{te-@var{em}.h}.
753
754 There is a special case for COFF. For historical reason, the GNU COFF
755 assembler doesn't follow the documented behavior on certain debug symbols for
756 the compatibility with other COFF assemblers. A port can define
757 @code{STRICTCOFF} in the configure script to make the GNU COFF assembler
758 to follow the documented behavior.
759
760 Porting GAS to a new CPU requires writing the @file{tc-@var{CPU}} files.
761 Porting GAS to a new object file format requires writing the
762 @file{obj-@var{fmt}} files.  There is sometimes some interaction between these
763 two files, but it is normally minimal.
764
765 The best approach is, of course, to copy existing files.  The documentation
766 below assumes that you are looking at existing files to see usage details.
767
768 These interfaces have grown over time, and have never been carefully thought
769 out or designed.  Nothing about the interfaces described here is cast in stone.
770 It is possible that they will change from one version of the assembler to the
771 next.  Also, new macros are added all the time as they are needed.
772
773 @menu
774 * CPU backend::                 Writing a CPU backend
775 * Object format backend::       Writing an object format backend
776 * Emulations::                  Writing emulation files
777 @end menu
778
779 @node CPU backend
780 @subsection Writing a CPU backend
781 @cindex CPU backend
782 @cindex @file{tc-@var{CPU}}
783
784 The CPU backend files are the heart of the assembler.  They are the only parts
785 of the assembler which actually know anything about the instruction set of the
786 processor.
787
788 You must define a reasonably small list of macros and functions in the CPU
789 backend files.  You may define a large number of additional macros in the CPU
790 backend files, not all of which are documented here.  You must, of course,
791 define macros in the @file{.h} file, which is included by every assembler
792 source file.  You may define the functions as macros in the @file{.h} file, or
793 as functions in the @file{.c} file.
794
795 @table @code
796 @item TC_@var{CPU}
797 @cindex TC_@var{CPU}
798 By convention, you should define this macro in the @file{.h} file.  For
799 example, @file{tc-m68k.h} defines @code{TC_M68K}.  You might have to use this
800 if it is necessary to add CPU specific code to the object format file.
801
802 @item TARGET_FORMAT
803 This macro is the BFD target name to use when creating the output file.  This
804 will normally depend upon the @code{OBJ_@var{FMT}} macro.
805
806 @item TARGET_ARCH
807 This macro is the BFD architecture to pass to @code{bfd_set_arch_mach}.
808
809 @item TARGET_MACH
810 This macro is the BFD machine number to pass to @code{bfd_set_arch_mach}.  If
811 it is not defined, GAS will use 0.
812
813 @item TARGET_BYTES_BIG_ENDIAN
814 You should define this macro to be non-zero if the target is big endian, and
815 zero if the target is little endian.
816
817 @item md_shortopts
818 @itemx md_longopts
819 @itemx md_longopts_size
820 @itemx md_parse_option
821 @itemx md_show_usage
822 @itemx md_after_parse_args
823 @cindex md_shortopts
824 @cindex md_longopts
825 @cindex md_longopts_size
826 @cindex md_parse_option
827 @cindex md_show_usage
828 @cindex md_after_parse_args
829 GAS uses these variables and functions during option processing.
830 @code{md_shortopts} is a @code{const char *} which GAS adds to the machine
831 independent string passed to @code{getopt}.  @code{md_longopts} is a
832 @code{struct option []} which GAS adds to the machine independent long options
833 passed to @code{getopt}; you may use @code{OPTION_MD_BASE}, defined in
834 @file{as.h}, as the start of a set of long option indices, if necessary.
835 @code{md_longopts_size} is a @code{size_t} holding the size @code{md_longopts}.
836
837 GAS will call @code{md_parse_option} whenever @code{getopt} returns an
838 unrecognized code, presumably indicating a special code value which appears in
839 @code{md_longopts}.  This function should return non-zero if it handled the
840 option and zero otherwise.  There is no need to print a message about an option
841 not being recognized.  This will be handled by the generic code.
842
843 GAS will call @code{md_show_usage} when a usage message is printed; it should
844 print a description of the machine specific options. @code{md_after_pase_args},
845 if defined, is called after all options are processed, to let the backend
846 override settings done by the generic option parsing.
847
848 @item md_begin
849 @cindex md_begin
850 GAS will call this function at the start of the assembly, after the command
851 line arguments have been parsed and all the machine independent initializations
852 have been completed.
853
854 @item md_cleanup
855 @cindex md_cleanup
856 If you define this macro, GAS will call it at the end of each input file.
857
858 @item md_assemble
859 @cindex md_assemble
860 GAS will call this function for each input line which does not contain a
861 pseudo-op.  The argument is a null terminated string.  The function should
862 assemble the string as an instruction with operands.  Normally
863 @code{md_assemble} will do this by calling @code{frag_more} and writing out
864 some bytes (@pxref{Frags}).  @code{md_assemble} will call @code{fix_new} to
865 create fixups as needed (@pxref{Fixups}).  Targets which need to do special
866 purpose relaxation will call @code{frag_var}.
867
868 @item md_pseudo_table
869 @cindex md_pseudo_table
870 This is a const array of type @code{pseudo_typeS}.  It is a mapping from
871 pseudo-op names to functions.  You should use this table to implement
872 pseudo-ops which are specific to the CPU.
873
874 @item tc_conditional_pseudoop
875 @cindex tc_conditional_pseudoop
876 If this macro is defined, GAS will call it with a @code{pseudo_typeS} argument.
877 It should return non-zero if the pseudo-op is a conditional which controls
878 whether code is assembled, such as @samp{.if}.  GAS knows about the normal
879 conditional pseudo-ops, and you should normally not have to define this macro.
880
881 @item comment_chars
882 @cindex comment_chars
883 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
884 comment.
885
886 @item tc_comment_chars
887 @cindex tc_comment_chars
888 If this macro is defined, GAS will use it instead of @code{comment_chars}.
889
890 @item tc_symbol_chars
891 @cindex tc_symbol_chars
892 If this macro is defined, it is a pointer to a null terminated list of
893 characters which may appear in an operand.  GAS already assumes that all
894 alphanumeric characters, and @samp{$}, @samp{.}, and @samp{_} may appear in an
895 operand (see @samp{symbol_chars} in @file{app.c}).  This macro may be defined
896 to treat additional characters as appearing in an operand.  This affects the
897 way in which GAS removes whitespace before passing the string to
898 @samp{md_assemble}.
899
900 @item line_comment_chars
901 @cindex line_comment_chars
902 This is a null terminated @code{const char} array of characters which start a
903 comment when they appear at the start of a line.
904
905 @item line_separator_chars
906 @cindex line_separator_chars
907 This is a null terminated @code{const char} array of characters which separate
908 lines (null and newline are such characters by default, and need not be
909 listed in this array).  Note that line_separator_chars do not separate lines
910 if found in a comment, such as after a character in line_comment_chars or
911 comment_chars.
912
913 @item EXP_CHARS
914 @cindex EXP_CHARS
915 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
916 used as the exponent character in a floating point number.  This is normally
917 @code{"eE"}.
918
919 @item FLT_CHARS
920 @cindex FLT_CHARS
921 This is a null terminated @code{const char} array of characters which may be
922 used to indicate a floating point constant.  A zero followed by one of these
923 characters is assumed to be followed by a floating point number; thus they
924 operate the way that @code{0x} is used to indicate a hexadecimal constant.
925 Usually this includes @samp{r} and @samp{f}.
926
927 @item LEX_AT
928 @cindex LEX_AT
929 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{@@} character.  The
930 default is zero.
931
932 Lexical types are a combination of @code{LEX_NAME} and @code{LEX_BEGIN_NAME},
933 both defined in @file{read.h}.  @code{LEX_NAME} indicates that the character
934 may appear in a name.  @code{LEX_BEGIN_NAME} indicates that the character may
935 appear at the beginning of a name.
936
937 @item LEX_BR
938 @cindex LEX_BR
939 You may define this macro to the lexical type of the brace characters @kbd{@{},
940 @kbd{@}}, @kbd{[}, and @kbd{]}.  The default value is zero.
941
942 @item LEX_PCT
943 @cindex LEX_PCT
944 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{%} character.  The
945 default value is zero.
946
947 @item LEX_QM
948 @cindex LEX_QM
949 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{?} character.  The
950 default value it zero.
951
952 @item LEX_DOLLAR
953 @cindex LEX_DOLLAR
954 You may define this macro to the lexical type of the @kbd{$} character.  The
955 default value is @code{LEX_NAME | LEX_BEGIN_NAME}.
956
957 @item NUMBERS_WITH_SUFFIX
958 @cindex NUMBERS_WITH_SUFFIX
959 When this macro is defined to be non-zero, the parser allows the radix of a
960 constant to be indicated with a suffix.  Valid suffixes are binary (B),
961 octal (Q), and hexadecimal (H).  Case is not significant.
962
963 @item SINGLE_QUOTE_STRINGS
964 @cindex SINGLE_QUOTE_STRINGS
965 If you define this macro, GAS will treat single quotes as string delimiters.
966 Normally only double quotes are accepted as string delimiters.
967
968 @item NO_STRING_ESCAPES
969 @cindex NO_STRING_ESCAPES
970 If you define this macro, GAS will not permit escape sequences in a string.
971
972 @item ONLY_STANDARD_ESCAPES
973 @cindex ONLY_STANDARD_ESCAPES
974 If you define this macro, GAS will warn about the use of nonstandard escape
975 sequences in a string.
976
977 @item md_start_line_hook
978 @cindex md_start_line_hook
979 If you define this macro, GAS will call it at the start of each line.
980
981 @item LABELS_WITHOUT_COLONS
982 @cindex LABELS_WITHOUT_COLONS
983 If you define this macro, GAS will assume that any text at the start of a line
984 is a label, even if it does not have a colon.
985
986 @item TC_START_LABEL
987 @itemx TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
988 @cindex TC_START_LABEL
989 You may define this macro to control what GAS considers to be a label.  The
990 default definition is to accept any name followed by a colon character.
991
992 @item TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
993 @cindex TC_START_LABEL_WITHOUT_COLON
994 Same as TC_START_LABEL, but should be used instead of TC_START_LABEL when
995 LABELS_WITHOUT_COLONS is defined.
996
997 @item TC_FAKE_LABEL
998 @cindex TC_FAKE_LABEL
999 You may define this macro to control what GAS considers to be a fake
1000 label.  The default fake label is FAKE_LABEL_NAME.
1001
1002 @item NO_PSEUDO_DOT
1003 @cindex NO_PSEUDO_DOT
1004 If you define this macro, GAS will not require pseudo-ops to start with a
1005 @kbd{.} character.
1006
1007 @item TC_EQUAL_IN_INSN
1008 @cindex TC_EQUAL_IN_INSN
1009 If you define this macro, it should return nonzero if the instruction is
1010 permitted to contain an @kbd{=} character.  GAS will call it with two
1011 arguments, the character before the @kbd{=} character, and the value of
1012 the string preceding the equal sign. GAS uses this macro to decide if a
1013 @kbd{=} is an assignment or an instruction.
1014
1015 @item TC_EOL_IN_INSN
1016 @cindex TC_EOL_IN_INSN
1017 If you define this macro, it should return nonzero if the current input line
1018 pointer should be treated as the end of a line.
1019
1020 @item TC_CASE_SENSITIVE
1021 @cindex TC_CASE_SENSITIVE
1022 Define this macro if instruction mnemonics and pseudos are case sensitive.
1023 The default is to have it undefined giving case insensitive names.
1024
1025 @item md_parse_name
1026 @cindex md_parse_name
1027 If this macro is defined, GAS will call it for any symbol found in an
1028 expression.  You can define this to handle special symbols in a special way.
1029 If a symbol always has a certain value, you should normally enter it in the
1030 symbol table, perhaps using @code{reg_section}.
1031
1032 @item md_undefined_symbol
1033 @cindex md_undefined_symbol
1034 GAS will call this function when a symbol table lookup fails, before it
1035 creates a new symbol.  Typically this would be used to supply symbols whose
1036 name or value changes dynamically, possibly in a context sensitive way.
1037 Predefined symbols with fixed values, such as register names or condition
1038 codes, are typically entered directly into the symbol table when @code{md_begin}
1039 is called.  One argument is passed, a @code{char *} for the symbol.
1040
1041 @item md_operand
1042 @cindex md_operand
1043 GAS will call this function with one argument, an @code{expressionS}
1044 pointer, for any expression that can not be recognized.  When the function
1045 is called, @code{input_line_pointer} will point to the start of the
1046 expression.
1047
1048 @item md_register_arithmetic
1049 @cindex md_register_arithmetic
1050 If this macro is defined and evaluates to zero then GAS will not fold
1051 expressions that add or subtract a constant to/from a register to give
1052 another register.  For example GAS's default behaviour is to fold the
1053 expression "r8 + 1" into "r9", which is probably not the result
1054 intended by the programmer.  The default is to allow such folding,
1055 since this maintains backwards compatibility with earlier releases of
1056 GAS.
1057
1058 @item tc_unrecognized_line
1059 @cindex tc_unrecognized_line
1060 If you define this macro, GAS will call it when it finds a line that it can not
1061 parse.
1062
1063 @item md_do_align
1064 @cindex md_do_align
1065 You may define this macro to handle an alignment directive.  GAS will call it
1066 when the directive is seen in the input file.  For example, the i386 backend
1067 uses this to generate efficient nop instructions of varying lengths, depending
1068 upon the number of bytes that the alignment will skip.
1069
1070 @item HANDLE_ALIGN
1071 @cindex HANDLE_ALIGN
1072 You may define this macro to do special handling for an alignment directive.
1073 GAS will call it at the end of the assembly.
1074
1075 @item TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT (@var{size}, @var{p2var})
1076 @cindex TC_IMPLICIT_LCOMM_ALIGNMENT
1077 An @code{.lcomm} directive with no explicit alignment parameter will use this
1078 macro to set @var{p2var} to the alignment that a request for @var{size} bytes
1079 will have.  The alignment is expressed as a power of two.  If no alignment
1080 should take place, the macro definition should do nothing.  Some targets define
1081 a @code{.bss} directive that is also affected by this macro.  The default
1082 definition will set @var{p2var} to the truncated power of two of sizes up to
1083 eight bytes.
1084
1085 @item md_flush_pending_output
1086 @cindex md_flush_pending_output
1087 If you define this macro, GAS will call it each time it skips any space because of a
1088 space filling or alignment or data allocation pseudo-op.
1089
1090 @item TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1091 @cindex TC_PARSE_CONS_EXPRESSION
1092 You may define this macro to parse an expression used in a data allocation
1093 pseudo-op such as @code{.word}.  You can use this to recognize relocation
1094 directives that may appear in such directives.
1095
1096 @item BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1097 @cindex BITFIELD_CONS_EXPRESSION
1098 If you define this macro, GAS will recognize bitfield instructions in data
1099 allocation pseudo-ops, as used on the i960.
1100
1101 @item REPEAT_CONS_EXPRESSION
1102 @cindex REPEAT_CONS_EXPRESSION
1103 If you define this macro, GAS will recognize repeat counts in data allocation
1104 pseudo-ops, as used on the MIPS.
1105
1106 @item md_cons_align
1107 @cindex md_cons_align
1108 You may define this macro to do any special alignment before a data allocation
1109 pseudo-op.
1110
1111 @item TC_CONS_FIX_NEW
1112 @cindex TC_CONS_FIX_NEW
1113 You may define this macro to generate a fixup for a data allocation pseudo-op.
1114
1115 @item TC_ADDRESS_BYTES
1116 @cindex TC_ADDRESS_BYTES
1117 Define this macro to specify the number of bytes used to store an address.
1118 Used to implement @code{dc.a}.  The target must have a reloc for this size.
1119
1120 @item TC_INIT_FIX_DATA (@var{fixp})
1121 @cindex TC_INIT_FIX_DATA
1122 A C statement to initialize the target specific fields of fixup @var{fixp}.
1123 These fields are defined with the @code{TC_FIX_TYPE} macro.
1124
1125 @item TC_FIX_DATA_PRINT (@var{stream}, @var{fixp})
1126 @cindex TC_FIX_DATA_PRINT
1127 A C statement to output target specific debugging information for
1128 fixup @var{fixp} to @var{stream}.  This macro is called by @code{print_fixup}.
1129
1130 @item TC_FRAG_INIT (@var{fragp})
1131 @cindex TC_FRAG_INIT
1132 A C statement to initialize the target specific fields of frag @var{fragp}.
1133 These fields are defined with the @code{TC_FRAG_TYPE} macro.
1134
1135 @item md_number_to_chars
1136 @cindex md_number_to_chars
1137 This should just call either @code{number_to_chars_bigendian} or
1138 @code{number_to_chars_littleendian}, whichever is appropriate.  On targets like
1139 the MIPS which support options to change the endianness, which function to call
1140 is a runtime decision.  On other targets, @code{md_number_to_chars} can be a
1141 simple macro.
1142
1143 @item md_atof (@var{type},@var{litP},@var{sizeP})
1144 @cindex md_atof
1145 This function is called to convert an ASCII string into a floating point value
1146 in format used by the CPU.  It takes three arguments.  The first is @var{type}
1147 which is a byte describing the type of floating point number to be created.  It
1148 is one of the characters defined in the @code{FLT_CHARS} macro.  Possible
1149 values are @var{'f'} or @var{'s'} for single precision, @var{'d'} or @var{'r'}
1150 for double precision and @var{'x'} or @var{'p'} for extended precision.  Either
1151 lower or upper case versions of these letters can be used.  Note: some targets
1152 do not support all of these types, and some targets may also support other
1153 types not mentioned here.
1154
1155 The second parameter is @var{litP} which is a pointer to a byte array where the
1156 converted value should be stored.  The value is converted into LITTLENUMs and
1157 is stored in the target's endian-ness order.  (@var{LITTLENUM} is defined in
1158 gas/bignum.h).  Single precision values occupy 2 littlenums.  Double precision
1159 values occupy 4 littlenums and extended precision values occupy either 5 or 6
1160 littlenums, depending upon the target.
1161
1162 The third argument is @var{sizeP}, which is a pointer to a integer that should
1163 be filled in with the number of chars emitted into the byte array.
1164
1165 The function should return NULL upon success or an error string upon failure.
1166
1167 @item TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL
1168 @cindex TC_LARGEST_EXPONENT_IS_NORMAL (@var{precision})
1169 This macro is used only by @file{atof-ieee.c}.  It should evaluate to true
1170 if floats of the given precision use the largest exponent for normal numbers
1171 instead of NaNs and infinities.  @var{precision} is @samp{F_PRECISION} for
1172 single precision, @samp{D_PRECISION} for double precision, or
1173 @samp{X_PRECISION} for extended double precision.
1174
1175 The macro has a default definition which returns 0 for all cases.
1176
1177 @item WORKING_DOT_WORD
1178 @itemx md_short_jump_size
1179 @itemx md_long_jump_size
1180 @itemx md_create_short_jump
1181 @itemx md_create_long_jump
1182 @itemx TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1183 @cindex WORKING_DOT_WORD
1184 @cindex md_short_jump_size
1185 @cindex md_long_jump_size
1186 @cindex md_create_short_jump
1187 @cindex md_create_long_jump
1188 @cindex TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD
1189 If @code{WORKING_DOT_WORD} is defined, GAS will not do broken word processing
1190 (@pxref{Broken words}).  Otherwise, you should set @code{md_short_jump_size} to
1191 the size of a short jump (a jump that is just long enough to jump around a
1192 number of long jumps) and @code{md_long_jump_size} to the size of a long jump
1193 (a jump that can go anywhere in the function).  You should define
1194 @code{md_create_short_jump} to create a short jump around a number of long
1195 jumps, and define @code{md_create_long_jump} to create a long jump.
1196 If defined, the macro TC_CHECK_ADJUSTED_BROKEN_DOT_WORD will be called for each
1197 adjusted word just before the word is output.  The macro takes two arguments,
1198 an @code{addressT} with the adjusted word and a pointer to the current
1199 @code{struct broken_word}.
1200
1201 @item md_estimate_size_before_relax
1202 @cindex md_estimate_size_before_relax
1203 This function returns an estimate of the size of a @code{rs_machine_dependent}
1204 frag before any relaxing is done.  It may also create any necessary
1205 relocations.
1206
1207 @item md_relax_frag
1208 @cindex md_relax_frag
1209 This macro may be defined to relax a frag.  GAS will call this with the
1210 segment, the frag, and the change in size of all previous frags;
1211 @code{md_relax_frag} should return the change in size of the frag.
1212 @xref{Relaxation}.
1213
1214 @item TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1215 @cindex TC_GENERIC_RELAX_TABLE
1216 If you do not define @code{md_relax_frag}, you may define
1217 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE} as a table of @code{relax_typeS} structures.  The
1218 machine independent code knows how to use such a table to relax PC relative
1219 references.  See @file{tc-m68k.c} for an example.  @xref{Relaxation}.
1220
1221 @item md_prepare_relax_scan
1222 @cindex md_prepare_relax_scan
1223 If defined, it is a C statement that is invoked prior to scanning
1224 the relax table.
1225
1226 @item LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1227 @cindex LINKER_RELAXING_SHRINKS_ONLY
1228 If you define this macro, and the global variable @samp{linkrelax} is set
1229 (because of a command line option, or unconditionally in @code{md_begin}), a
1230 @samp{.align} directive will cause extra space to be allocated.  The linker can
1231 then discard this space when relaxing the section.
1232
1233 @item TC_LINKRELAX_FIXUP (@var{segT})
1234 @cindex TC_LINKRELAX_FIXUP
1235 If defined, this macro allows control over whether fixups for a
1236 given section will be processed when the @var{linkrelax} variable is
1237 set.  The macro is given the N_TYPE bits for the section in its
1238 @var{segT} argument.  If the macro evaluates to a non-zero value
1239 then the fixups will be converted into relocs, otherwise they will
1240 be passed to @var{md_apply_fix} as normal.
1241
1242 @item md_convert_frag
1243 @cindex md_convert_frag
1244 GAS will call this for each rs_machine_dependent fragment.
1245 The instruction is completed using the data from the relaxation pass.
1246 It may also create any necessary relocations.
1247 @xref{Relaxation}.
1248
1249 @item TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1250 @cindex TC_FINALIZE_SYMS_BEFORE_SIZE_SEG
1251 Specifies the value to be assigned to @code{finalize_syms} before the function
1252 @code{size_segs} is called.  Since @code{size_segs} calls @code{cvt_frag_to_fill}
1253 which can call @code{md_convert_frag}, this constant governs whether the symbols 
1254 accessed in @code{md_convert_frag} will be fully resolved.  In particular it
1255 governs whether local symbols will have been resolved, and had their frag
1256 information removed.  Depending upon the processing performed by
1257 @code{md_convert_frag} the frag information may or may not be necessary, as may
1258 the resolved values of the symbols.  The default value is 1.
1259
1260 @item TC_VALIDATE_FIX (@var{fixP}, @var{seg}, @var{skip})
1261 @cindex TC_VALIDATE_FIX
1262 This macro is evaluated for each fixup (when @var{linkrelax} is not set).
1263 It may be used to change the fixup in @code{struct fix *@var{fixP}} before
1264 the generic code sees it, or to fully process the fixup.  In the latter case,
1265 a @code{goto @var{skip}} will bypass the generic code.
1266
1267 @item md_apply_fix (@var{fixP}, @var{valP}, @var{seg})
1268 @cindex md_apply_fix
1269 GAS will call this for each fixup that passes the @code{TC_VALIDATE_FIX} test
1270 when @var{linkrelax} is not set.  It should store the correct value in the
1271 object file.  @code{struct fix *@var{fixP}} is the fixup @code{md_apply_fix}
1272 is operating on.  @code{valueT *@var{valP}} is the value to store into the
1273 object files, or at least is the generic code's best guess.  Specifically,
1274 *@var{valP} is the value of the fixup symbol, perhaps modified by
1275 @code{MD_APPLY_SYM_VALUE}, plus @code{@var{fixP}->fx_offset} (symbol addend),
1276 less @code{MD_PCREL_FROM_SECTION} for pc-relative fixups.
1277 @code{segT @var{seg}} is the section the fix is in.
1278 @code{fixup_segment} performs a generic overflow check on *@var{valP} after
1279 @code{md_apply_fix} returns.  If the overflow check is relevant for the target
1280 machine, then @code{md_apply_fix} should modify *@var{valP}, typically to the
1281 value stored in the object file.
1282
1283 @item TC_FORCE_RELOCATION (@var{fix})
1284 @cindex TC_FORCE_RELOCATION
1285 If this macro returns non-zero, it guarantees that a relocation will be emitted
1286 even when the value can be resolved locally, as @code{fixup_segment} tries to
1287 reduce the number of relocations emitted.  For example, a fixup expression
1288 against an absolute symbol will normally not require a reloc.  If undefined,
1289 a default of @w{@code{(S_FORCE_RELOC ((@var{fix})->fx_addsy))}} is used.
1290
1291 @item TC_FORCE_RELOCATION_ABS (@var{fix})
1292 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_ABS
1293 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against an
1294 absolute symbol.  If undefined, @code{TC_FORCE_RELOCATION} will be used.
1295
1296 @item TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL (@var{fix})
1297 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_LOCAL
1298 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION}, but used only for fixup expressions against a
1299 symbol in the current section.  If undefined, fixups that are not
1300 @code{fx_pcrel} or for which @code{TC_FORCE_RELOCATION}
1301 returns non-zero, will emit relocs.
1302
1303 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME (@var{fix}, @var{seg})
1304 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME
1305 This macro controls resolution of fixup expressions involving the
1306 difference of two symbols in the same section.  If this macro returns zero,
1307 the subtrahend will be resolved and @code{fx_subsy} set to @code{NULL} for
1308 @code{md_apply_fix}.  If undefined, the default of
1309 @w{@code{! SEG_NORMAL (@var{seg}) || TC_FORCE_RELOCATION (@var{fix})}} will
1310 be used.
1311
1312 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS (@var{fix}, @var{seg})
1313 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS
1314 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_SAME}, but used when the subtrahend is an
1315 absolute symbol.  If the macro is undefined a default of @code{0} is used.
1316
1317 @item TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL (@var{fix}, @var{seg})
1318 @cindex TC_FORCE_RELOCATION_SUB_LOCAL
1319 Like @code{TC_FORCE_RELOCATION_SUB_ABS}, but the subtrahend is a symbol in the
1320 same section as the fixup.
1321
1322 @item TC_VALIDATE_FIX_SUB (@var{fix}, @var{seg})
1323 @cindex TC_VALIDATE_FIX_SUB
1324 This macro is evaluated for any fixup with a @code{fx_subsy} that
1325 @code{fixup_segment} cannot reduce to a number.  If the macro returns
1326 @code{false} an error will be reported.
1327
1328 @item TC_GLOBAL_REGISTER_SYMBOL_OK
1329 @cindex TC_GLOBAL_REGISTER_SYMBOL_OK
1330 Define this macro if global register symbols are supported. The default
1331 is to disallow global register symbols.
1332
1333 @item MD_APPLY_SYM_VALUE (@var{fix})
1334 @cindex MD_APPLY_SYM_VALUE
1335 This macro controls whether the symbol value becomes part of the value passed
1336 to @code{md_apply_fix}.  If the macro is undefined, or returns non-zero, the
1337 symbol value will be included.  For ELF, a suitable definition might simply be
1338 @code{0}, because ELF relocations don't include the symbol value in the addend.
1339
1340 @item S_FORCE_RELOC (@var{sym}, @var{strict})
1341 @cindex S_FORCE_RELOC
1342 This function returns true for symbols
1343 that should not be reduced to section symbols or eliminated from expressions,
1344 because they may be overridden by the linker.  ie. for symbols that are
1345 undefined or common, and when @var{strict} is set, weak, or global (for ELF
1346 assemblers that support ELF shared library linking semantics).
1347
1348 @item EXTERN_FORCE_RELOC
1349 @cindex EXTERN_FORCE_RELOC
1350 This macro controls whether @code{S_FORCE_RELOC} returns true for global
1351 symbols.  If undefined, the default is @code{true} for ELF assemblers, and
1352 @code{false} for non-ELF.
1353
1354 @item tc_gen_reloc
1355 @cindex tc_gen_reloc
1356 GAS will call this to generate a reloc.  GAS will pass
1357 the resulting reloc to @code{bfd_install_relocation}.  This currently works
1358 poorly, as @code{bfd_install_relocation} often does the wrong thing, and
1359 instances of @code{tc_gen_reloc} have been written to work around the problems,
1360 which in turns makes it difficult to fix @code{bfd_install_relocation}.
1361
1362 @item RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1363 @cindex RELOC_EXPANSION_POSSIBLE
1364 If you define this macro, it means that @code{tc_gen_reloc} may return multiple
1365 relocation entries for a single fixup.  In this case, the return value of
1366 @code{tc_gen_reloc} is a pointer to a null terminated array.
1367
1368 @item MAX_RELOC_EXPANSION
1369 @cindex MAX_RELOC_EXPANSION
1370 You must define this if @code{RELOC_EXPANSION_POSSIBLE} is defined; it
1371 indicates the largest number of relocs which @code{tc_gen_reloc} may return for
1372 a single fixup.
1373
1374 @item tc_fix_adjustable
1375 @cindex tc_fix_adjustable
1376 You may define this macro to indicate whether a fixup against a locally defined
1377 symbol should be adjusted to be against the section symbol.  It should return a
1378 non-zero value if the adjustment is acceptable.
1379
1380 @item MD_PCREL_FROM_SECTION (@var{fixp}, @var{section})
1381 @cindex MD_PCREL_FROM_SECTION
1382 If you define this macro, it should return the position from which the PC
1383 relative adjustment for a PC relative fixup should be made.  On many
1384 processors, the base of a PC relative instruction is the next instruction,
1385 so this macro would return the length of an instruction, plus the address of
1386 the PC relative fixup.  The latter can be calculated as
1387 @var{fixp}->fx_where + @var{fixp}->fx_frag->fr_address .
1388
1389 @item md_pcrel_from
1390 @cindex md_pcrel_from
1391 This is the default value of @code{MD_PCREL_FROM_SECTION}.  The difference is
1392 that @code{md_pcrel_from} does not take a section argument.
1393
1394 @item tc_frob_label
1395 @cindex tc_frob_label
1396 If you define this macro, GAS will call it each time a label is defined.
1397
1398 @item tc_new_dot_label
1399 @cindex tc_new_dot_label
1400 If you define this macro, GAS will call it each time a fake label is created
1401 off the special dot symbol.
1402
1403 @item md_section_align
1404 @cindex md_section_align
1405 GAS will call this function for each section at the end of the assembly, to
1406 permit the CPU backend to adjust the alignment of a section.  The function
1407 must take two arguments, a @code{segT} for the section and a @code{valueT}
1408 for the size of the section, and return a @code{valueT} for the rounded
1409 size.
1410
1411 @item md_macro_start
1412 @cindex md_macro_start
1413 If defined, GAS will call this macro when it starts to include a macro
1414 expansion.  @code{macro_nest} indicates the current macro nesting level, which
1415 includes the one being expanded.
1416
1417 @item md_macro_info
1418 @cindex md_macro_info
1419 If defined, GAS will call this macro after the macro expansion has been
1420 included in the input and after parsing the macro arguments.  The single
1421 argument is a pointer to the macro processing's internal representation of the
1422 macro (macro_entry *), which includes expansion of the formal arguments.
1423
1424 @item md_macro_end
1425 @cindex md_macro_end
1426 Complement to md_macro_start.  If defined, it is called when finished
1427 processing an inserted macro expansion, just before decrementing macro_nest.
1428
1429 @item DOUBLEBAR_PARALLEL
1430 @cindex DOUBLEBAR_PARALLEL
1431 Affects the preprocessor so that lines containing '||' don't have their
1432 whitespace stripped following the double bar.  This is useful for targets that
1433 implement parallel instructions.
1434
1435 @item KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1436 @cindex KEEP_WHITE_AROUND_COLON
1437 Normally, whitespace is compressed and removed when, in the presence of the
1438 colon, the adjoining tokens can be distinguished.  This option affects the
1439 preprocessor so that whitespace around colons is preserved.  This is useful
1440 when colons might be removed from the input after preprocessing but before
1441 assembling, so that adjoining tokens can still be distinguished if there is
1442 whitespace, or concatenated if there is not.
1443
1444 @item tc_frob_section
1445 @cindex tc_frob_section
1446 If you define this macro, GAS will call it for each
1447 section at the end of the assembly.
1448
1449 @item tc_frob_file_before_adjust
1450 @cindex tc_frob_file_before_adjust
1451 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1452 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1453 symbols.
1454
1455 @item tc_frob_symbol
1456 @cindex tc_frob_symbol
1457 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1458 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1459 macro to set its second argument to a non-zero value.
1460
1461 @item tc_frob_file
1462 @cindex tc_frob_file
1463 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1464 completed, but before the relocations have been generated.
1465
1466 @item tc_frob_file_after_relocs
1467 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1468 generated.
1469
1470 @item md_post_relax_hook
1471 If you define this macro, GAS will call it after relaxing and sizing the
1472 segments.
1473
1474 @item LISTING_HEADER
1475 A string to use on the header line of a listing.  The default value is simply
1476 @code{"GAS LISTING"}.
1477
1478 @item LISTING_WORD_SIZE
1479 The number of bytes to put into a word in a listing.  This affects the way the
1480 bytes are clumped together in the listing.  For example, a value of 2 might
1481 print @samp{1234 5678} where a value of 1 would print @samp{12 34 56 78}.  The
1482 default value is 4.
1483
1484 @item LISTING_LHS_WIDTH
1485 The number of words of data to print on the first line of a listing for a
1486 particular source line, where each word is @code{LISTING_WORD_SIZE} bytes.  The
1487 default value is 1.
1488
1489 @item LISTING_LHS_WIDTH_SECOND
1490 Like @code{LISTING_LHS_WIDTH}, but applying to the second and subsequent line
1491 of the data printed for a particular source line.  The default value is 1.
1492
1493 @item LISTING_LHS_CONT_LINES
1494 The maximum number of continuation lines to print in a listing for a particular
1495 source line.  The default value is 4.
1496
1497 @item LISTING_RHS_WIDTH
1498 The maximum number of characters to print from one line of the input file.  The
1499 default value is 100.
1500
1501 @item TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1502 @cindex TC_COFF_SECTION_DEFAULT_ATTRIBUTES
1503 The COFF @code{.section} directive will use the value of this macro to set
1504 a new section's attributes when a directive has no valid flags or when the
1505 flag is @code{w}. The default value of the macro is @code{SEC_LOAD | SEC_DATA}.
1506
1507 @item DWARF2_FORMAT (@var{sec})
1508 @cindex DWARF2_FORMAT
1509 If you define this, it should return one of @code{dwarf2_format_32bit},
1510 @code{dwarf2_format_64bit}, or @code{dwarf2_format_64bit_irix} to indicate
1511 the size of internal DWARF section offsets and the format of the DWARF initial
1512 length fields.  When @code{dwarf2_format_32bit} is returned, the initial
1513 length field will be 4 bytes long and section offsets are 32 bits in size.
1514 For @code{dwarf2_format_64bit} and @code{dwarf2_format_64bit_irix}, section
1515 offsets are 64 bits in size, but the initial length field differs.  An 8 byte
1516 initial length is indicated by @code{dwarf2_format_64bit_irix} and
1517 @code{dwarf2_format_64bit} indicates a 12 byte initial length field in
1518 which the first four bytes are 0xffffffff and the next 8 bytes are
1519 the section's length.
1520
1521 If you don't define this, @code{dwarf2_format_32bit} will be used as
1522 the default.
1523
1524 This define only affects debug
1525 sections generated by the assembler.  DWARF 2 sections generated by
1526 other tools will be unaffected by this setting.
1527
1528 @item DWARF2_ADDR_SIZE (@var{bfd})
1529 @cindex DWARF2_ADDR_SIZE
1530 It should return the size of an address, as it should be represented in
1531 debugging info.  If you don't define this macro, the default definition uses
1532 the number of bits per address, as defined in @var{bfd}, divided by 8.
1533
1534 @item   MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR
1535 @cindex MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR
1536 If defined this macro is the name of a function to be called when the
1537 @samp{--gen-debug} switch is detected on the assembler's command line.  The
1538 prototype for the function looks like this:
1539
1540 @smallexample
1541    enum debug_info_type MD_DEBUG_FORMAT_SELECTOR (int * use_gnu_extensions)
1542 @end smallexample
1543
1544 The function should return the debug format that is preferred by the CPU
1545 backend.  This format will be used when generating assembler specific debug
1546 information.
1547
1548 @item md_allow_local_subtract (@var{left}, @var{right}, @var{section})
1549 If defined, GAS will call this macro when evaluating an expression which is the
1550 difference of two symbols defined in the same section.  It takes three
1551 arguments: @code{expressioS * @var{left}} which is the symbolic expression on
1552 the left hand side of the subtraction operation, @code{expressionS *
1553 @var{right}} which is the symbolic expression on the right hand side of the
1554 subtraction, and @code{segT @var{section}} which is the section containing the two
1555 symbols.  The macro should return a non-zero value if the expression should be
1556 evaluated.  Targets which implement link time relaxation which may change the
1557 position of the two symbols relative to each other should ensure that this
1558 macro returns zero in situations where this can occur.
1559
1560 @item md_allow_eh_opt
1561 If defined, GAS will check this macro before performing any optimizations on
1562 the DWARF call frame debug information that is emitted.  Targets which
1563 implement link time relaxation may need to define this macro and set it to zero
1564 if it is possible to change the size of a function's prologue.
1565 @end table
1566
1567 @node Object format backend
1568 @subsection Writing an object format backend
1569 @cindex object format backend
1570 @cindex @file{obj-@var{fmt}}
1571
1572 As with the CPU backend, the object format backend must define a few things,
1573 and may define some other things.  The interface to the object format backend
1574 is generally simpler; most of the support for an object file format consists of
1575 defining a number of pseudo-ops.
1576
1577 The object format @file{.h} file must include @file{targ-cpu.h}.
1578
1579 @table @code
1580 @item OBJ_@var{format}
1581 @cindex OBJ_@var{format}
1582 By convention, you should define this macro in the @file{.h} file.  For
1583 example, @file{obj-elf.h} defines @code{OBJ_ELF}.  You might have to use this
1584 if it is necessary to add object file format specific code to the CPU file.
1585
1586 @item obj_begin
1587 If you define this macro, GAS will call it at the start of the assembly, after
1588 the command line arguments have been parsed and all the machine independent
1589 initializations have been completed.
1590
1591 @item obj_app_file
1592 @cindex obj_app_file
1593 If you define this macro, GAS will invoke it when it sees a @code{.file}
1594 pseudo-op or a @samp{#} line as used by the C preprocessor.
1595
1596 @item OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1597 @cindex OBJ_COPY_SYMBOL_ATTRIBUTES
1598 You should define this macro to copy object format specific information from
1599 one symbol to another.  GAS will call it when one symbol is equated to
1600 another.
1601
1602 @item obj_sec_sym_ok_for_reloc
1603 @cindex obj_sec_sym_ok_for_reloc
1604 You may define this macro to indicate that it is OK to use a section symbol in
1605 a relocation entry.  If it is not, GAS will define a new symbol at the start
1606 of a section.
1607
1608 @item EMIT_SECTION_SYMBOLS
1609 @cindex EMIT_SECTION_SYMBOLS
1610 You should define this macro with a zero value if you do not want to include
1611 section symbols in the output symbol table.  The default value for this macro
1612 is one.
1613
1614 @item obj_adjust_symtab
1615 @cindex obj_adjust_symtab
1616 If you define this macro, GAS will invoke it just before setting the symbol
1617 table of the output BFD.  For example, the COFF support uses this macro to
1618 generate a @code{.file} symbol if none was generated previously.
1619
1620 @item SEPARATE_STAB_SECTIONS
1621 @cindex SEPARATE_STAB_SECTIONS
1622 You may define this macro to a nonzero value to indicate that stabs should be
1623 placed in separate sections, as in ELF.
1624
1625 @item INIT_STAB_SECTION
1626 @cindex INIT_STAB_SECTION
1627 You may define this macro to initialize the stabs section in the output file.
1628
1629 @item OBJ_PROCESS_STAB
1630 @cindex OBJ_PROCESS_STAB
1631 You may define this macro to do specific processing on a stabs entry.
1632
1633 @item obj_frob_section
1634 @cindex obj_frob_section
1635 If you define this macro, GAS will call it for each section at the end of the
1636 assembly.
1637
1638 @item obj_frob_file_before_adjust
1639 @cindex obj_frob_file_before_adjust
1640 If you define this macro, GAS will call it after the symbol values are
1641 resolved, but before the fixups have been changed from local symbols to section
1642 symbols.
1643
1644 @item obj_frob_symbol
1645 @cindex obj_frob_symbol
1646 If you define this macro, GAS will call it for each symbol.  You can indicate
1647 that the symbol should not be included in the object file by defining this
1648 macro to set its second argument to a non-zero value.
1649
1650 @item obj_set_weak_hook
1651 @cindex obj_set_weak_hook
1652 If you define this macro, @code{S_SET_WEAK} will call it before modifying the
1653 symbol's flags.
1654
1655 @item obj_clear_weak_hook
1656 @cindex obj_clear_weak_hook
1657 If you define this macro, @code{S_CLEAR_WEAKREFD} will call it after cleaning
1658 the @code{weakrefd} flag, but before modifying any other flags.
1659
1660 @item obj_frob_file
1661 @cindex obj_frob_file
1662 If you define this macro, GAS will call it after the symbol table has been
1663 completed, but before the relocations have been generated.
1664
1665 @item obj_frob_file_after_relocs
1666 If you define this macro, GAS will call it after the relocs have been
1667 generated.
1668
1669 @item SET_SECTION_RELOCS (@var{sec}, @var{relocs}, @var{n})
1670 @cindex SET_SECTION_RELOCS
1671 If you define this, it will be called after the relocations have been set for
1672 the section @var{sec}.  The list of relocations is in @var{relocs}, and the
1673 number of relocations is in @var{n}.
1674 @end table
1675
1676 @node Emulations
1677 @subsection Writing emulation files
1678
1679 Normally you do not have to write an emulation file.  You can just use
1680 @file{te-generic.h}.
1681
1682 If you do write your own emulation file, it must include @file{obj-format.h}.
1683
1684 An emulation file will often define @code{TE_@var{EM}}; this may then be used
1685 in other files to change the output.
1686
1687 @node Relaxation
1688 @section Relaxation
1689 @cindex relaxation
1690
1691 @dfn{Relaxation} is a generic term used when the size of some instruction or
1692 data depends upon the value of some symbol or other data.
1693
1694 GAS knows to relax a particular type of PC relative relocation using a table.
1695 You can also define arbitrarily complex forms of relaxation yourself.
1696
1697 @menu
1698 * Relaxing with a table::       Relaxing with a table
1699 * General relaxing::            General relaxing
1700 @end menu
1701
1702 @node Relaxing with a table
1703 @subsection Relaxing with a table
1704
1705 If you do not define @code{md_relax_frag}, and you do define
1706 @code{TC_GENERIC_RELAX_TABLE}, GAS will relax @code{rs_machine_dependent} frags
1707 based on the frag subtype and the displacement to some specified target
1708 address.  The basic idea is that several machines have different addressing
1709 modes for instructions that can specify different ranges of values, with
1710 successive modes able to access wider ranges, including the entirety of the
1711 previous range.  Smaller ranges are assumed to be more desirable (perhaps the
1712 instruction requires one word instead of two or three); if this is not the
1713 case, don't describe the smaller-range, inferior mode.
1714
1715 The @code{fr_subtype} field of a frag is an index into a CPU-specific
1716 relaxation table.  That table entry indicates the range of values that can be
1717 stored, the number of bytes that will have to be added to the frag to
1718 accommodate the addressing mode, and the index of the next entry to examine if
1719 the value to be stored is outside the range accessible by the current
1720 addressing mode.  The @code{fr_symbol} field of the frag indicates what symbol
1721 is to be accessed; the @code{fr_offset} field is added in.
1722
1723 If the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is defined, which currently should only happen
1724 for the NS32k family, the @code{TC_PCREL_ADJUST} macro is called on the frag to
1725 compute an adjustment to be made to the displacement.
1726
1727 The value fitted by the relaxation code is always assumed to be a displacement
1728 from the current frag.  (More specifically, from @code{fr_fix} bytes into the
1729 frag.)
1730 @ignore
1731 This seems kinda silly.  What about fitting small absolute values?  I suppose
1732 @code{md_assemble} is supposed to take care of that, but if the operand is a
1733 difference between symbols, it might not be able to, if the difference was not
1734 computable yet.
1735 @end ignore
1736
1737 The end of the relaxation sequence is indicated by a ``next'' value of 0.  This
1738 means that the first entry in the table can't be used.
1739
1740 For some configurations, the linker can do relaxing within a section of an
1741 object file.  If call instructions of various sizes exist, the linker can
1742 determine which should be used in each instance, when a symbol's value is
1743 resolved.  In order for the linker to avoid wasting space and having to insert
1744 no-op instructions, it must be able to expand or shrink the section contents
1745 while still preserving intra-section references and meeting alignment
1746 requirements.
1747
1748 For the i960 using b.out format, no expansion is done; instead, each
1749 @samp{.align} directive causes extra space to be allocated, enough that when
1750 the linker is relaxing a section and removing unneeded space, it can discard
1751 some or all of this extra padding and cause the following data to be correctly
1752 aligned.
1753
1754 For the H8/300, I think the linker expands calls that can't reach, and doesn't
1755 worry about alignment issues; the cpu probably never needs any significant
1756 alignment beyond the instruction size.
1757
1758 The relaxation table type contains these fields:
1759
1760 @table @code
1761 @item long rlx_forward
1762 Forward reach, must be non-negative.
1763 @item long rlx_backward
1764 Backward reach, must be zero or negative.
1765 @item rlx_length
1766 Length in bytes of this addressing mode.
1767 @item rlx_more
1768 Index of the next-longer relax state, or zero if there is no next relax state.
1769 @end table
1770
1771 The relaxation is done in @code{relax_segment} in @file{write.c}.  The
1772 difference in the length fields between the original mode and the one finally
1773 chosen by the relaxing code is taken as the size by which the current frag will
1774 be increased in size.  For example, if the initial relaxing mode has a length
1775 of 2 bytes, and because of the size of the displacement, it gets upgraded to a
1776 mode with a size of 6 bytes, it is assumed that the frag will grow by 4 bytes.
1777 (The initial two bytes should have been part of the fixed portion of the frag,
1778 since it is already known that they will be output.)  This growth must be
1779 effected by @code{md_convert_frag}; it should increase the @code{fr_fix} field
1780 by the appropriate size, and fill in the appropriate bytes of the frag.
1781 (Enough space for the maximum growth should have been allocated in the call to
1782 frag_var as the second argument.)
1783
1784 If relocation records are needed, they should be emitted by
1785 @code{md_estimate_size_before_relax}.  This function should examine the target
1786 symbol of the supplied frag and correct the @code{fr_subtype} of the frag if
1787 needed.  When this function is called, if the symbol has not yet been defined,
1788 it will not become defined later; however, its value may still change if the
1789 section it is in gets relaxed.
1790
1791 Usually, if the symbol is in the same section as the frag (given by the
1792 @var{sec} argument), the narrowest likely relaxation mode is stored in
1793 @code{fr_subtype}, and that's that.
1794
1795 If the symbol is undefined, or in a different section (and therefore movable
1796 to an arbitrarily large distance), the largest available relaxation mode is
1797 specified, @code{fix_new} is called to produce the relocation record,
1798 @code{fr_fix} is increased to include the relocated field (remember, this
1799 storage was allocated when @code{frag_var} was called), and @code{frag_wane} is
1800 called to convert the frag to an @code{rs_fill} frag with no variant part.
1801 Sometimes changing addressing modes may also require rewriting the instruction.
1802 It can be accessed via @code{fr_opcode} or @code{fr_fix}.
1803
1804 If you generate frags separately for the basic insn opcode and any relaxable
1805 operands, do not call @code{fix_new} thinking you can emit fixups for the
1806 opcode field from the relaxable frag.  It is not guaranteed to be the same frag.
1807 If you need to emit fixups for the opcode field from inspection of the
1808 relaxable frag, then you need to generate a common frag for both the basic
1809 opcode and relaxable fields, or you need to provide the frag for the opcode to
1810 pass to @code{fix_new}.  The latter can be done for example by defining
1811 @code{TC_FRAG_TYPE} to include a pointer to it and defining @code{TC_FRAG_INIT}
1812 to set the pointer.
1813
1814 Sometimes @code{fr_var} is increased instead, and @code{frag_wane} is not
1815 called.  I'm not sure, but I think this is to keep @code{fr_fix} referring to
1816 an earlier byte, and @code{fr_subtype} set to @code{rs_machine_dependent} so
1817 that @code{md_convert_frag} will get called.
1818
1819 @node General relaxing
1820 @subsection General relaxing
1821
1822 If using a simple table is not suitable, you may implement arbitrarily complex
1823 relaxation semantics yourself.  For example, the MIPS backend uses this to emit
1824 different instruction sequences depending upon the size of the symbol being
1825 accessed.
1826
1827 When you assemble an instruction that may need relaxation, you should allocate
1828 a frag using @code{frag_var} or @code{frag_variant} with a type of
1829 @code{rs_machine_dependent}.  You should store some sort of information in the
1830 @code{fr_subtype} field so that you can figure out what to do with the frag
1831 later.
1832
1833 When GAS reaches the end of the input file, it will look through the frags and
1834 work out their final sizes.
1835
1836 GAS will first call @code{md_estimate_size_before_relax} on each
1837 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function must return an estimated size
1838 for the frag.
1839
1840 GAS will then loop over the frags, calling @code{md_relax_frag} on each
1841 @code{rs_machine_dependent} frag.  This function should return the change in
1842 size of the frag.  GAS will keep looping over the frags until none of the frags
1843 changes size.
1844
1845 @node Broken words
1846 @section Broken words
1847 @cindex internals, broken words
1848 @cindex broken words
1849
1850 Some compilers, including GCC, will sometimes emit switch tables specifying
1851 16-bit @code{.word} displacements to branch targets, and branch instructions
1852 that load entries from that table to compute the target address.  If this is
1853 done on a 32-bit machine, there is a chance (at least with really large
1854 functions) that the displacement will not fit in 16 bits.  The assembler
1855 handles this using a concept called @dfn{broken words}.  This idea is well
1856 named, since there is an implied promise that the 16-bit field will in fact
1857 hold the specified displacement.
1858
1859 If broken word processing is enabled, and a situation like this is encountered,
1860 the assembler will insert a jump instruction into the instruction stream, close
1861 enough to be reached with the 16-bit displacement.  This jump instruction will
1862 transfer to the real desired target address.  Thus, as long as the @code{.word}
1863 value really is used as a displacement to compute an address to jump to, the
1864 net effect will be correct (minus a very small efficiency cost).  If
1865 @code{.word} directives with label differences for values are used for other
1866 purposes, however, things may not work properly.  For targets which use broken
1867 words, the @samp{-K} option will warn when a broken word is discovered.
1868
1869 The broken word code is turned off by the @code{WORKING_DOT_WORD} macro.  It
1870 isn't needed if @code{.word} emits a value large enough to contain an address
1871 (or, more correctly, any possible difference between two addresses).
1872
1873 @node Internal functions
1874 @section Internal functions
1875
1876 This section describes basic internal functions used by GAS.
1877
1878 @menu
1879 * Warning and error messages::  Warning and error messages
1880 * Hash tables::                 Hash tables
1881 @end menu
1882
1883 @node Warning and error messages
1884 @subsection Warning and error messages
1885
1886 @deftypefun  @{@} int had_warnings (void)
1887 @deftypefunx @{@} int had_errors (void)
1888 Returns non-zero if any warnings or errors, respectively, have been printed
1889 during this invocation.
1890 @end deftypefun
1891
1892 @deftypefun  @{@} void as_tsktsk (const char *@var{format}, ...)
1893 @deftypefunx @{@} void as_warn (const char *@var{format}, ...)
1894 @deftypefunx @{@} void as_bad (const char *@var{format}, ...)
1895 @deftypefunx @{@} void as_fatal (const char *@var{format}, ...)
1896 These functions display messages about something amiss with the input file, or
1897 internal problems in the assembler itself.  The current file name and line
1898 number are printed, followed by the supplied message, formatted using
1899 @code{vfprintf}, and a final newline.
1900
1901 An error indicated by @code{as_bad} will result in a non-zero exit status when
1902 the assembler has finished.  Calling @code{as_fatal} will result in immediate
1903 termination of the assembler process.
1904 @end deftypefun
1905
1906 @deftypefun @{@} void as_warn_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1907 @deftypefunx @{@} void as_bad_where (char *@var{file}, unsigned int @var{line}, const char *@var{format}, ...)
1908 These variants permit specification of the file name and line number, and are
1909 used when problems are detected when reprocessing information saved away when
1910 processing some earlier part of the file.  For example, fixups are processed
1911 after all input has been read, but messages about fixups should refer to the
1912 original filename and line number that they are applicable to.
1913 @end deftypefun
1914
1915 @deftypefun @{@} void sprint_value (char *@var{buf}, valueT @var{val})
1916 This function is helpful for converting a @code{valueT} value into printable
1917 format, in case it's wider than modes that @code{*printf} can handle.  If the
1918 type is narrow enough, a decimal number will be produced; otherwise, it will be
1919 in hexadecimal.  The value itself is not examined to make this determination.
1920 @end deftypefun
1921
1922 @node Hash tables
1923 @subsection Hash tables
1924 @cindex hash tables
1925
1926 @deftypefun @{@} @{struct hash_control *@} hash_new (void)
1927 Creates the hash table control structure.
1928 @end deftypefun
1929
1930 @deftypefun @{@} void hash_die (struct hash_control *)
1931 Destroy a hash table.
1932 @end deftypefun
1933
1934 @deftypefun @{@} void *hash_delete (struct hash_control *, const char *, int)
1935 Deletes entry from the hash table, returns the value it had.  If the last
1936 arg is non-zero, free memory allocated for this entry and all entries
1937 allocated more recently than this entry.
1938 @end deftypefun
1939
1940 @deftypefun @{@} void *hash_replace (struct hash_control *, const char *, void *)
1941 Updates the value for an entry already in the table, returning the old value.
1942 If no entry was found, just returns NULL.
1943 @end deftypefun
1944
1945 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_insert (struct hash_control *, const char *, void *)
1946 Inserting a value already in the table is an error.
1947 Returns an error message or NULL.
1948 @end deftypefun
1949
1950 @deftypefun @{@} @{const char *@} hash_jam (struct hash_control *, const char *, void *)
1951 Inserts if the value isn't already present, updates it if it is.
1952 @end deftypefun
1953
1954 @node Test suite
1955 @section Test suite
1956 @cindex test suite
1957
1958 The test suite is kind of lame for most processors.  Often it only checks to
1959 see if a couple of files can be assembled without the assembler reporting any
1960 errors.  For more complete testing, write a test which either examines the
1961 assembler listing, or runs @code{objdump} and examines its output.  For the
1962 latter, the TCL procedure @code{run_dump_test} may come in handy.  It takes the
1963 base name of a file, and looks for @file{@var{file}.d}.  This file should
1964 contain as its initial lines a set of variable settings in @samp{#} comments,
1965 in the form:
1966
1967 @example
1968         #@var{varname}: @var{value}
1969 @end example
1970
1971 The @var{varname} may be @code{objdump}, @code{nm}, or @code{as}, in which case
1972 it specifies the options to be passed to the specified programs.  Exactly one
1973 of @code{objdump} or @code{nm} must be specified, as that also specifies which
1974 program to run after the assembler has finished.  If @var{varname} is
1975 @code{source}, it specifies the name of the source file; otherwise,
1976 @file{@var{file}.s} is used.  If @var{varname} is @code{name}, it specifies the
1977 name of the test to be used in the @code{pass} or @code{fail} messages.
1978
1979 The non-commented parts of the file are interpreted as regular expressions, one
1980 per line.  Blank lines in the @code{objdump} or @code{nm} output are skipped,
1981 as are blank lines in the @code{.d} file; the other lines are tested to see if
1982 the regular expression matches the program output.  If it does not, the test
1983 fails.
1984
1985 Note that this means the tests must be modified if the @code{objdump} output
1986 style is changed.
1987
1988 @bye
1989 @c Local Variables:
1990 @c fill-column: 79
1991 @c End: