The GNU C Reference Manual

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Trevis Rothwell James Youngman

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Table of Contents

Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Credits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1 Lexical Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1 Identifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3.1 Integer Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3.2 Character Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3.3 Real Number Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.4 String Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5 Separators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.6 White Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1 Primitive Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.1 Integer Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.2 Real Number Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1.3 Complex Number Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.1.3.1 Standard Complex Number Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.1.3.2 GNU Extensions for Complex Number Types . . . . . . . . 11

2.2 Enumerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.1 Defining Enumerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.2 Declaring Enumerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.1 Defining Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.2 Declaring Union Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.2.1 Declaring Union Variables at Definition . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.2.2 Declaring Union Variables After Definition . . . . . . . . . . . 13 2.3.2.3 Initializing Union Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.3 Accessing Union Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3.4 Size of Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4 Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4.1 Defining Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4.2 Declaring Structure Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4.2.1 Declaring Structure Variables at Definition. . . . . . . . . . . 15 2.4.2.2 Declaring Structure Variables After Definition . . . . . . . 16 2.4.2.3 Initializing Structure Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.3 Accessing Structure Members. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4.4 Bit Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4.5 Size of Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

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2.5 Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5.1 Declaring Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5.2 Initializing Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5.3 Accessing Array Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5.4 Multidimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5.5 Arrays as Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5.6 Arrays of Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.5.7 Arrays of Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.6 Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.6.1 Declaring Pointers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.6.2 Initializing Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.6.3 Pointers to Unions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.6.4 Pointers to Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.7 Incomplete Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.8 Type Qualifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.9 Storage Class Specifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.10 Renaming Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3 Expressions and Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.1 Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.2 Assignment Operators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.3 Incrementing and Decrementing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.4 Arithmetic Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.5 Complex Conjugation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.6 Comparison Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.7 Logical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.8 Bit Shifting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.9 Bitwise Logical Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.10 Pointer Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.11 The sizeof Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.12 Type Casts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.13 Array Subscripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.14 Function Calls as Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.15 The Comma Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.16 Member Access Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.17 Conditional Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.18 Statements and Declarations in Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.19 Operator Precedence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.20 Order of Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.20.1 Side Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.20.2 Sequence Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.20.3 Sequence Points Constrain Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.20.4 Sequence Points and Signal Delivery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

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4 Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.1 Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2 Expression Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.3 The if Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.4 The switch Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.5 The while Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.6 The do Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.7 The for Statement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.8 Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.9 The Null Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.10 The goto Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.11 The break Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.12 The continue Statement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.13 The return Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.14 The typedef Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

5 Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

5.1 Function Declarations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.2 Function Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.3 Calling Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.4 Function Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.5 Variable Length Parameter Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.6 Calling Functions Through Function Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.7 The main Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.8 Recursive Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.9 Static Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.10 Nested Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

6 Program Structure and Scope . . . . . . . . . . . . . . . . 64

6.1 Program Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.2 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

7 A Sample Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

7.1 hello.c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 7.2 system.h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Appendix A Overflow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

A.1 Basics of Integer Overflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 A.2 Examples of Code Assuming Wraparound Overflow . . . . . . . . . . . 71 A.3 Optimizations That Break Wraparound Arithmetic . . . . . . . . . . . 73 A.4 Practical Advice for Signed Overflow Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 A.5 Signed Integer Division and Integer Overflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

GNU Free Documentation License. . . . . . . . . . . . . . . 76

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

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