Fix timevar.cc build on systems that don't have CLOCK_MONOTONIC
[gcc.git] / libstdc++-v3 / doc / xml / manual / using.xml
blob7ca3a3f4b4c09dd14d3c9f7f2594df04b9836769
1 <chapter xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" version="5.0"
2          xml:id="manual.intro.using" xreflabel="Using">
3   <info><title>Using</title></info>
4   <?dbhtml filename="using.html"?>
6   <section xml:id="manual.intro.using.flags" xreflabel="Flags"><info><title>Command Options</title></info>
8     <para>
9       The set of features available in the GNU C++ library is shaped by
10       several <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Invoking-GCC.html">GCC
11       Command Options</link>. Options that impact libstdc++ are
12       enumerated and detailed in the table below.
13     </para>
15     <para>
16       The standard library conforms to the dialect of C++ specified by the
17       <option>-std</option> option passed to the compiler.
18       By default, <command>g++</command> is equivalent to
19       <command>g++ -std=gnu++17</command> since GCC 11, and
20       <command>g++ -std=gnu++14</command> in GCC 6, 7, 8, 9, and 10, and
21       <command>g++ -std=gnu++98</command> for older releases.
22     </para>
24  <table frame="all" xml:id="table.cmd_options">
25 <title>C++ Command Options</title>
27 <tgroup cols="2" align="left" colsep="1" rowsep="1">
28 <colspec colname="c1"/>
29 <colspec colname="c2"/>
31   <thead>
32     <row>
33       <entry>Option Flags</entry>
34       <entry>Description</entry>
35     </row>
36   </thead>
38   <tbody>
39     <row>
40       <entry><literal>-std</literal>
41       </entry>
42       <entry>
43         Select the C++ standard, and whether to use the base standard
44         or GNU dialect.
45       </entry>
46     </row>
48     <row>
49       <entry>
50         <literal>-fno-exceptions</literal>
51       </entry>
52       <entry>See <link linkend="intro.using.exception.no">exception-free dialect</link></entry>
53     </row>
55     <row>
56       <entry>
57         <literal>-fno-rtti</literal>
58       </entry>
59       <entry>As above, but RTTI-free dialect.</entry>
60     </row>
62     <row>
63       <entry><literal>-pthread</literal></entry>
64       <entry>For ISO C++11
65         <filename class="headerfile">&lt;thread&gt;</filename>,
66         <filename class="headerfile">&lt;future&gt;</filename>,
67         <filename class="headerfile">&lt;mutex&gt;</filename>,
68         or <filename class="headerfile">&lt;condition_variable&gt;</filename>.
69       </entry>
70     </row>
72     <row>
73       <entry><literal>-latomic</literal></entry>
74       <entry>Linking to <filename class="libraryfile">libatomic</filename>
75         is required for some uses of ISO C++11
76         <filename class="headerfile">&lt;atomic&gt;</filename>.
77       </entry>
78     </row>
80     <row>
81       <entry><literal>-lstdc++exp</literal></entry>
82       <entry>Linking to <filename class="libraryfile">libstdc++exp.a</filename>
83         is required for use of experimental C++ library features.
84         This currently provides support for the C++23 types defined in the
85         <filename class="headerfile">&lt;stacktrace&gt;</filename> header,
86         the Filesystem library extensions defined in the
87         <filename class="headerfile">&lt;experimental/filesystem&gt;</filename>
88         header,
89         and the Contracts extensions enabled by <literal>-fcontracts</literal>.
90       </entry>
91     </row>
93     <row>
94       <entry><literal>-lstdc++fs</literal></entry>
95       <entry>Linking to <filename class="libraryfile">libstdc++fs.a</filename>
96         is another way to use the Filesystem library extensions defined in the
97         <filename class="headerfile">&lt;experimental/filesystem&gt;</filename>
98         header.
99         The <filename class="libraryfile">libstdc++exp.a</filename> library
100         also provides all the symbols contained in this library.
101       </entry>
102     </row>
104     <row>
105       <entry><literal>-fopenmp</literal></entry>
106       <entry>For <link linkend="manual.ext.parallel_mode">parallel</link> mode.</entry>
107     </row>
109     <row>
110       <entry><literal>-ltbb</literal></entry>
111       <entry>Linking to tbb (Thread Building Blocks) is required for use of the
112         Parallel Standard Algorithms and execution policies in
113         <filename class="headerfile">&lt;execution&gt;</filename>.
114       </entry>
115     </row>
117     <row>
118       <entry><literal>-ffreestanding</literal></entry>
119       <entry>
120         Limits the library to its freestanding subset.  Headers that are
121         not supported in freestanding will emit a "This header is not available
122         in freestanding mode" error.
123         Headers that are in the freestanding subset partially will not expose
124         functionality that is not part of the freestanding subset.
125       </entry>
126     </row>
128   </tbody>
130 </tgroup>
131 </table>
133   </section>
135   <section xml:id="manual.intro.using.headers" xreflabel="Headers"><info><title>Headers</title></info>
136     <?dbhtml filename="using_headers.html"?>
139     <section xml:id="manual.intro.using.headers.all" xreflabel="Header Files"><info><title>Header Files</title></info>
142    <para>
143      The C++ standard specifies the entire set of header files that
144      must be available to all hosted implementations.  Actually, the
145      word "files" is a misnomer, since the contents of the
146      headers don't necessarily have to be in any kind of external
147      file.  The only rule is that when one <code>#include</code>s a
148      header, the contents of that header become available, no matter
149      how.
150    </para>
152    <para>
153    That said, in practice files are used.
154    </para>
156    <para>
157      There are two main types of include files: header files related
158      to a specific version of the ISO C++ standard (called Standard
159      Headers), and all others (TS, TR1, C++ ABI, and Extensions).
160    </para>
162    <para>
163      Multiple dialects of standard headers are supported, corresponding to
164      the 1998 standard as updated for 2003, the 2011 standard, the 2014
165      standard, and so on.
166    </para>
168    <para>
169      <xref linkend="table.cxx98_headers"/> and
170      <xref linkend="table.cxx98_cheaders"/> and
171      <xref linkend="table.cxx98_deprheaders"/>
172      show the C++98/03 include files.
173      These are available in the C++98 compilation mode,
174      i.e. <code>-std=c++98</code> or <code>-std=gnu++98</code>.
175      Unless specified otherwise below, they are also available in later modes
176      (C++11, C++14 etc).
177    </para>
179 <table frame="all" xml:id="table.cxx98_headers">
180 <title>C++ 1998 Library Headers</title>
182 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
183 <colspec colname="c1"/>
184 <colspec colname="c2"/>
185 <colspec colname="c3"/>
186 <colspec colname="c4"/>
187 <colspec colname="c5"/>
188 <tbody>
189 <row>
190 <entry><filename class="headerfile">algorithm</filename></entry>
191 <entry><filename class="headerfile">bitset</filename></entry>
192 <entry><filename class="headerfile">complex</filename></entry>
193 <entry><filename class="headerfile">deque</filename></entry>
194 <entry><filename class="headerfile">exception</filename></entry>
195 </row>
196 <row>
197 <entry><filename class="headerfile">fstream</filename></entry>
198 <entry><filename class="headerfile">functional</filename></entry>
199 <entry><filename class="headerfile">iomanip</filename></entry>
200 <entry><filename class="headerfile">ios</filename></entry>
201 <entry><filename class="headerfile">iosfwd</filename></entry>
202 </row>
203 <row>
204 <entry><filename class="headerfile">iostream</filename></entry>
205 <entry><filename class="headerfile">istream</filename></entry>
206 <entry><filename class="headerfile">iterator</filename></entry>
207 <entry><filename class="headerfile">limits</filename></entry>
208 <entry><filename class="headerfile">list</filename></entry>
209 </row>
210 <row>
211 <entry><filename class="headerfile">locale</filename></entry>
212 <entry><filename class="headerfile">map</filename></entry>
213 <entry><filename class="headerfile">memory</filename></entry>
214 <entry><filename class="headerfile">new</filename></entry>
215 <entry><filename class="headerfile">numeric</filename></entry>
216 </row>
217 <row>
218 <entry><filename class="headerfile">ostream</filename></entry>
219 <entry><filename class="headerfile">queue</filename></entry>
220 <entry><filename class="headerfile">set</filename></entry>
221 <entry><filename class="headerfile">sstream</filename></entry>
222 <entry><filename class="headerfile">stack</filename></entry>
223 </row>
224 <row>
225 <entry><filename class="headerfile">stdexcept</filename></entry>
226 <entry><filename class="headerfile">streambuf</filename></entry>
227 <entry><filename class="headerfile">string</filename></entry>
228 <entry><filename class="headerfile">utility</filename></entry>
229 <entry><filename class="headerfile">typeinfo</filename></entry>
230 </row>
231 <row>
232 <entry><filename class="headerfile">valarray</filename></entry>
233 <entry><filename class="headerfile">vector</filename></entry>
234 <entry namest="c3" nameend="c5"/>
235 </row>
236 </tbody>
237 </tgroup>
238 </table>
240 <para/>
241 <table frame="all" xml:id="table.cxx98_cheaders">
242 <title>C++ 1998 Library Headers for C Library Facilities</title>
244 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
245 <colspec colname="c1"/>
246 <colspec colname="c2"/>
247 <colspec colname="c3"/>
248 <colspec colname="c4"/>
249 <colspec colname="c5"/>
250 <tbody>
251 <row>
252 <entry><filename class="headerfile">cassert</filename></entry>
253 <entry><filename class="headerfile">cerrno</filename></entry>
254 <entry><filename class="headerfile">cctype</filename></entry>
255 <entry><filename class="headerfile">cfloat</filename></entry>
256 <entry><filename class="headerfile">ciso646</filename></entry>
257 </row>
258 <row>
259 <entry><filename class="headerfile">climits</filename></entry>
260 <entry><filename class="headerfile">clocale</filename></entry>
261 <entry><filename class="headerfile">cmath</filename></entry>
262 <entry><filename class="headerfile">csetjmp</filename></entry>
263 <entry><filename class="headerfile">csignal</filename></entry>
264 </row>
265 <row>
266 <entry><filename class="headerfile">cstdarg</filename></entry>
267 <entry><filename class="headerfile">cstddef</filename></entry>
268 <entry><filename class="headerfile">cstdio</filename></entry>
269 <entry><filename class="headerfile">cstdlib</filename></entry>
270 <entry><filename class="headerfile">cstring</filename></entry>
271 </row>
272 <row>
273 <entry><filename class="headerfile">ctime</filename></entry>
274 <entry><filename class="headerfile">cwchar</filename></entry>
275 <entry><filename class="headerfile">cwctype</filename></entry>
276 <entry namest="c4" nameend="c5"/>
277 </row>
278 </tbody>
279 </tgroup>
280 </table>
282 <para>
283   The following header is deprecated
284   and might be removed from a future C++ standard.
285 </para>
287 <table frame="all" xml:id="table.cxx98_deprheaders">
288 <title>C++ 1998 Deprecated Library Header</title>
290 <tgroup cols="1" align="left" colsep="1" rowsep="1">
291 <colspec colname="c1"/>
292 <tbody>
293 <row>
294 <entry><filename class="headerfile">strstream</filename></entry>
295 </row>
296 </tbody>
297 </tgroup>
298 </table>
300 <para>
301 <xref linkend="table.cxx11_headers"/> and
302 <xref linkend="table.cxx11_cheaders"/> show the C++11 include files.
303 These are available in C++11 compilation
304 mode, i.e. <literal>-std=c++11</literal> or <literal>-std=gnu++11</literal>.
305 Including these headers in C++98/03 mode may result in compilation errors.
306 Unless specified otherwise below, they are also available in later modes
307 (C++14 etc).
308 </para>
310 <para/>
311 <table frame="all" xml:id="table.cxx11_headers">
312 <title>C++ 2011 Library Headers</title>
314 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
315 <colspec colname="c1"/>
316 <colspec colname="c2"/>
317 <colspec colname="c3"/>
318 <colspec colname="c4"/>
319 <colspec colname="c5"/>
320 <tbody>
322 <row>
323 <entry><filename class="headerfile">array</filename></entry>
324 <entry><filename class="headerfile">atomic</filename></entry>
325 <entry><filename class="headerfile">chrono</filename></entry>
326 <entry><filename class="headerfile">codecvt</filename></entry>
327 <entry><filename class="headerfile">condition_variable</filename></entry>
328 </row>
329 <row>
330 <entry><filename class="headerfile">forward_list</filename></entry>
331 <entry><filename class="headerfile">future</filename></entry>
332 <entry><filename class="headerfile">initalizer_list</filename></entry>
333 <entry><filename class="headerfile">mutex</filename></entry>
334 <entry><filename class="headerfile">random</filename></entry>
335 </row>
336 <row>
337 <entry><filename class="headerfile">ratio</filename></entry>
338 <entry><filename class="headerfile">regex</filename></entry>
339 <entry><filename class="headerfile">scoped_allocator</filename></entry>
340 <entry><filename class="headerfile">system_error</filename></entry>
341 <entry><filename class="headerfile">thread</filename></entry>
342 </row>
343 <row>
344 <entry><filename class="headerfile">tuple</filename></entry>
345 <entry><filename class="headerfile">typeindex</filename></entry>
346 <entry><filename class="headerfile">type_traits</filename></entry>
347 <entry><filename class="headerfile">unordered_map</filename></entry>
348 <entry><filename class="headerfile">unordered_set</filename></entry>
349 </row>
351 </tbody>
352 </tgroup>
353 </table>
355 <para/>
357 <table frame="all" xml:id="table.cxx11_cheaders">
358 <title>C++ 2011 Library Headers for C Library Facilities</title>
360 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
361 <colspec colname="c1"/>
362 <colspec colname="c2"/>
363 <colspec colname="c3"/>
364 <colspec colname="c4"/>
365 <colspec colname="c5"/>
366 <tbody>
367 <row>
368 <entry><filename class="headerfile">ccomplex</filename></entry>
369 <entry><filename class="headerfile">cfenv</filename></entry>
370 <entry><filename class="headerfile">cinttypes</filename></entry>
371 <entry><filename class="headerfile">cstdalign</filename></entry>
372 <entry><filename class="headerfile">cstdbool</filename></entry>
373 </row>
374 <row>
375 <entry><filename class="headerfile">cstdint</filename></entry>
376 <entry><filename class="headerfile">ctgmath</filename></entry>
377 <entry><filename class="headerfile">cuchar</filename></entry>
378 <entry namest="c4" nameend="c5"/>
379 </row>
380 </tbody>
381 </tgroup>
382 </table>
384 <para>
385 <xref linkend="table.cxx14_headers"/> shows the C++14 include file.
386 This is available in C++14 compilation
387 mode, i.e. <literal>-std=c++14</literal> or <literal>-std=gnu++14</literal>.
388 Including this header in C++98/03 mode or C++11 will not result in
389 compilation errors, but will not define anything.
390 Unless specified otherwise below, it is also available in later modes
391 (C++17 etc).
392 </para>
394 <para/>
395 <table frame="all" xml:id="table.cxx14_headers">
396 <title>C++ 2014 Library Header</title>
398 <tgroup cols="1" align="left" colsep="1" rowsep="1">
399 <colspec colname="c1"/>
400 <tbody>
401 <row>
402 <entry><filename class="headerfile">shared_mutex</filename></entry>
403 </row>
404 </tbody>
405 </tgroup>
406 </table>
408 <para>
409 <xref linkend="table.cxx17_headers"/> shows the C++17 include files.
410 These are available in C++17 compilation
411 mode, i.e. <literal>-std=c++17</literal> or <literal>-std=gnu++17</literal>.
412 Including these headers in earlier modes will not result in
413 compilation errors, but will not define anything.
414 Unless specified otherwise below, they are also available in later modes
415 (C++20 etc).
416 </para>
418 <para/>
419 <table frame="all" xml:id="table.cxx17_headers">
420 <title>C++ 2017 Library Headers</title>
422 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
423 <colspec colname="c1"/>
424 <colspec colname="c2"/>
425 <colspec colname="c3"/>
426 <colspec colname="c4"/>
427 <colspec colname="c5"/>
428 <tbody>
429 <row>
430 <entry><filename class="headerfile">any</filename></entry>
431 <entry><filename class="headerfile">charconv</filename></entry>
432 <entry><filename class="headerfile">execution</filename></entry>
433 <entry><filename class="headerfile">filesystem</filename></entry>
434 <entry><filename class="headerfile">memory_resource</filename></entry>
435 </row>
436 <row>
437 <entry><filename class="headerfile">optional</filename></entry>
438 <entry><filename class="headerfile">string_view</filename></entry>
439 <entry><filename class="headerfile">variant</filename></entry>
440 <entry namest="c4" nameend="c5"/>
441 </row>
442 </tbody>
443 </tgroup>
444 </table>
446 <para>
447 <xref linkend="table.cxx20_headers"/>
448 shows the C++20 include files.
449 These are available in C++20 compilation
450 mode, i.e. <literal>-std=c++20</literal> or <literal>-std=gnu++20</literal>.
451 Including these headers in earlier modes will not result in
452 compilation errors, but will not define anything.
453 <!--
454 Unless specified otherwise below, they are also available in later modes
455 (C++23 etc).
457 </para>
459 <para/>
460 <table frame="all" xml:id="table.cxx20_headers">
461 <title>C++ 2020 Library Headers</title>
463 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
464 <colspec colname="c1"/>
465 <colspec colname="c2"/>
466 <colspec colname="c3"/>
467 <colspec colname="c4"/>
468 <colspec colname="c5"/>
469 <tbody>
470 <row>
471 <entry><filename class="headerfile">barrier</filename></entry>
472 <entry><filename class="headerfile">bit</filename></entry>
473 <entry><filename class="headerfile">charconv</filename></entry>
474 <entry><filename class="headerfile">compare</filename></entry>
475 <entry><filename class="headerfile">concepts</filename></entry>
476 </row>
477 <row>
478 <entry><filename class="headerfile">coroutine</filename></entry>
479 <entry><filename class="headerfile">format</filename></entry>
480 <entry><filename class="headerfile">latch</filename></entry>
481 <entry><filename class="headerfile">numbers</filename></entry>
482 <entry><filename class="headerfile">ranges</filename></entry>
483 </row>
484 <row>
485 <entry><filename class="headerfile">semaphore</filename></entry>
486 <entry><filename class="headerfile">source_location</filename></entry>
487 <entry><filename class="headerfile">span</filename></entry>
488 <entry><filename class="headerfile">stop_token</filename></entry>
489 <entry><filename class="headerfile">syncstream</filename></entry>
490 </row>
491 <row>
492 <entry><filename class="headerfile">version</filename></entry>
493 <entry namest="c2" nameend="c5"/>
494 </row>
495 </tbody>
496 </tgroup>
497 </table>
499 <para>
500   The following headers have been removed in the C++20 standard.
501   They are still available when using this implementation, but in future
502   they might start to produce warnings or errors when included in C++20 mode.
503   Programs that intend to be portable should not include them.
504 </para>
506 <table frame="all" xml:id="table.cxx20_deprheaders">
507 <title>C++ 2020 Obsolete Headers</title>
509 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
510 <colspec colname="c1"/>
511 <colspec colname="c2"/>
512 <colspec colname="c3"/>
513 <colspec colname="c4"/>
514 <colspec colname="c5"/>
515 <tbody>
516 <row>
517 <entry><filename class="headerfile">ccomplex</filename></entry>
518 <entry><filename class="headerfile">ciso646</filename></entry>
519 <entry><filename class="headerfile">cstdalign</filename></entry>
520 <entry><filename class="headerfile">cstdbool</filename></entry>
521 <entry><filename class="headerfile">ctgmath</filename></entry>
522 </row>
523 </tbody>
524 </tgroup>
525 </table>
527 <para>
528 <xref linkend="table.cxx23_headers"/>
529 shows the C++23 include files.
530 These are available in C++23 compilation
531 mode, i.e. <literal>-std=c++23</literal> or <literal>-std=gnu++23</literal>.
532 Including these headers in earlier modes will not result in
533 compilation errors, but will not define anything.
534 <!--
535 Unless specified otherwise below, they are also available in later modes
536 (C++26 etc).
538 </para>
540 <para/>
541 <table frame="all" xml:id="table.cxx23_headers">
542 <title>C++ 2023 Library Headers</title>
544 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
545 <colspec colname="c1"/>
546 <colspec colname="c2"/>
547 <colspec colname="c3"/>
548 <colspec colname="c4"/>
549 <colspec colname="c5"/>
550 <tbody>
551 <row>
552 <entry><filename class="headerfile">expected</filename></entry>
553 <entry><filename class="headerfile">generator</filename></entry>
554 <entry><filename class="headerfile">print</filename></entry>
555 <entry><filename class="headerfile">spanstream</filename></entry>
556 <entry><filename class="headerfile">stacktrace</filename></entry>
557 </row>
558 <row>
559 <entry><filename class="headerfile">stdatomic.h</filename></entry>
560 <entry><filename class="headerfile">stdfloat</filename></entry>
561 <entry namest="c3" nameend="c5"/>
562 <!-- TODO flat_map, flat_set, mdspan -->
563 </row>
564 </tbody>
565 </tgroup>
566 </table>
568 <para>
569 <xref linkend="table.cxx26_headers"/>
570 shows the C++26 include files.
571 These are available in C++26 compilation
572 mode, i.e. <literal>-std=c++26</literal> or <literal>-std=gnu++26</literal>.
573 Including these headers in earlier modes will not result in
574 compilation errors, but will not define anything.
575 <!--
576 Unless specified otherwise below, they are also available in later modes
577 (C++2d etc).
579 </para>
581 <para/>
582 <table frame="all" xml:id="table.cxx26_headers">
583 <title>C++ 2026 Library Headers</title>
585 <tgroup cols="1" align="left" colsep="1" rowsep="1">
586 <colspec colname="c1"/>
587 <!--
588 <colspec colname="c2"/>
589 <colspec colname="c3"/>
590 <colspec colname="c4"/>
591 <colspec colname="c5"/>
593 <tbody>
594 <row>
595 <entry><filename class="headerfile">text_encoding</filename></entry>
596 <!-- TODO debugging, hazard_pointer, linalg, rcu -->
597 </row>
598 </tbody>
599 </tgroup>
600 </table>
603 <para>
604 <xref linkend="table.filesystemts_headers"/>,
605 shows the additional include file define by the
606 File System Technical Specification, ISO/IEC TS 18822:2015.
607 This is available in C++11 and later compilation modes.
608 Including this header in earlier modes will not result in
609 compilation errors, but will not define anything.
610 </para>
612 <para/>
613 <table frame="all" xml:id="table.filesystemts_headers">
614 <title>File System TS Header</title>
616 <tgroup cols="1" align="left" colsep="1" rowsep="1">
617 <colspec colname="c1"/>
618 <tbody>
619 <row>
620 <entry><filename class="headerfile">experimental/filesystem</filename></entry>
621 </row>
622 </tbody>
623 </tgroup>
624 </table>
627 <para>
628 <xref linkend="table.libfundts_headers"/>,
629 shows the additional include files define by the C++ Extensions for
630 Library Fundamentals Technical Specification, ISO/IEC TS 19568:2015,
631 ISO/IEC TS 19568:2017, and ISO/IEC TS 19568:2024.
632 These are available in C++14 and later compilation modes, except for
633 <filename class="headerfile">&lt;experimental/scope&gt;</filename>
634 which is available in C++20 and later compilation modes.
635 Including these headers in earlier modes will not result in
636 compilation errors, but will not define anything.
637 </para>
639 <para/>
640 <table frame="all" xml:id="table.libfundts_headers">
641 <title>Library Fundamentals TS Headers</title>
643 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
644 <colspec colname="c1"/>
645 <colspec colname="c2"/>
646 <colspec colname="c3"/>
647 <colspec colname="c4"/>
648 <colspec colname="c5"/>
649 <tbody>
650 <row>
651 <entry><filename class="headerfile">experimental/algorithm</filename></entry>
652 <entry><filename class="headerfile">experimental/any</filename></entry>
653 <entry><filename class="headerfile">experimental/array</filename></entry>
654 <entry><filename class="headerfile">experimental/chrono</filename></entry>
655 <entry><filename class="headerfile">experimental/deque</filename></entry>
656 </row>
657 <row>
658 <entry><filename class="headerfile">experimental/forward_list</filename></entry>
659 <entry><filename class="headerfile">experimental/functional</filename></entry>
660 <entry><filename class="headerfile">experimental/iterator</filename></entry>
661 <entry><filename class="headerfile">experimental/list</filename></entry>
662 <entry><filename class="headerfile">experimental/map</filename></entry>
663 </row>
664 <row>
665 <entry><filename class="headerfile">experimental/memory</filename></entry>
666 <entry><filename class="headerfile">experimental/memory_resource</filename></entry>
667 <entry><filename class="headerfile">experimental/numeric</filename></entry>
668 <entry><filename class="headerfile">experimental/optional</filename></entry>
669 <entry><filename class="headerfile">experimental/propagate_const</filename></entry>
670 </row>
671 <row>
672 <entry><filename class="headerfile">experimental/random</filename></entry>
673 <entry><filename class="headerfile">experimental/ratio</filename></entry>
674 <entry><filename class="headerfile">experimental/regex</filename></entry>
675 <entry><filename class="headerfile">experimental/scope</filename></entry>
676 <entry><filename class="headerfile">experimental/set</filename></entry>
677 </row>
678 <row>
679 <entry><filename class="headerfile">experimental/source_location</filename></entry>
680 <entry><filename class="headerfile">experimental/string</filename></entry>
681 <entry><filename class="headerfile">experimental/string_view</filename></entry>
682 <entry><filename class="headerfile">experimental/system_error</filename></entry>
683 <entry><filename class="headerfile">experimental/tuple</filename></entry>
684 </row>
685 <row>
686 <entry><filename class="headerfile">experimental/type_traits</filename></entry>
687 <entry><filename class="headerfile">experimental/unordered_map</filename></entry>
688 <entry><filename class="headerfile">experimental/unordered_set</filename></entry>
689 <entry><filename class="headerfile">experimental/utility</filename></entry>
690 <entry><filename class="headerfile">experimental/vector</filename></entry>
691 </row>
692 </tbody>
693 </tgroup>
694 </table>
697 <para>
698 <xref linkend="table.networkingts_headers"/>,
699 shows the additional include files define by the
700 Networking Technical Specification, ISO/IEC TS 19216:2018.
701 These are available in C++14 and later compilation modes.
702 Including these headers in earlier modes will not result in
703 compilation errors, but will not define anything.
704 </para>
706 <para/>
707 <table frame="all" xml:id="table.networkingts_headers">
708 <title>Networking TS Headers</title>
710 <tgroup cols="4" align="left" colsep="1" rowsep="1">
711 <colspec colname="c1"/>
712 <colspec colname="c2"/>
713 <colspec colname="c3"/>
714 <colspec colname="c4"/>
715 <tbody>
716 <row>
717 <entry><filename class="headerfile">experimental/buffer</filename></entry>
718 <entry><filename class="headerfile">experimental/executor</filename></entry>
719 <entry><filename class="headerfile">experimental/internet</filename></entry>
720 <entry><filename class="headerfile">experimental/io_context</filename></entry>
721 </row>
722 <row>
723 <entry><filename class="headerfile">experimental/net</filename></entry>
724 <entry><filename class="headerfile">experimental/netfwd</filename></entry>
725 <entry><filename class="headerfile">experimental/socket</filename></entry>
726 <entry><filename class="headerfile">experimental/timer</filename></entry>
727 </row>
728 </tbody>
729 </tgroup>
730 </table>
733 <para>
734   In addition, TR1 includes as:
735 </para>
737 <table frame="all" xml:id="table.tr1_headers">
738 <title>C++ TR 1 Library Headers</title>
740 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
741 <colspec colname="c1"/>
742 <colspec colname="c2"/>
743 <colspec colname="c3"/>
744 <colspec colname="c4"/>
745 <colspec colname="c5"/>
746 <tbody>
748 <row>
749 <entry><filename class="headerfile">tr1/array</filename></entry>
750 <entry><filename class="headerfile">tr1/complex</filename></entry>
751 <entry><filename class="headerfile">tr1/memory</filename></entry>
752 <entry><filename class="headerfile">tr1/functional</filename></entry>
753 <entry><filename class="headerfile">tr1/random</filename></entry>
754 </row>
755 <row>
756 <entry><filename class="headerfile">tr1/regex</filename></entry>
757 <entry><filename class="headerfile">tr1/tuple</filename></entry>
758 <entry><filename class="headerfile">tr1/type_traits</filename></entry>
759 <entry><filename class="headerfile">tr1/unordered_map</filename></entry>
760 <entry><filename class="headerfile">tr1/unordered_set</filename></entry>
761 </row>
762 <row>
763 <entry><filename class="headerfile">tr1/utility</filename></entry>
764 <entry namest="c2" nameend="c5"/>
765 </row>
767 </tbody>
768 </tgroup>
769 </table>
771 <para/>
774 <table frame="all" xml:id="table.tr1_cheaders">
775 <title>C++ TR 1 Library Headers for C Library Facilities</title>
777 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
778 <colspec colname="c1"/>
779 <colspec colname="c2"/>
780 <colspec colname="c3"/>
781 <colspec colname="c4"/>
782 <colspec colname="c5"/>
783 <tbody>
785 <row>
786 <entry><filename class="headerfile">tr1/ccomplex</filename></entry>
787 <entry><filename class="headerfile">tr1/cfenv</filename></entry>
788 <entry><filename class="headerfile">tr1/cfloat</filename></entry>
789 <entry><filename class="headerfile">tr1/cmath</filename></entry>
790 <entry><filename class="headerfile">tr1/cinttypes</filename></entry>
791 </row>
792 <row>
793 <entry><filename class="headerfile">tr1/climits</filename></entry>
794 <entry><filename class="headerfile">tr1/cstdarg</filename></entry>
795 <entry><filename class="headerfile">tr1/cstdbool</filename></entry>
796 <entry><filename class="headerfile">tr1/cstdint</filename></entry>
797 <entry><filename class="headerfile">tr1/cstdio</filename></entry>
798 </row>
799 <row>
800 <entry><filename class="headerfile">tr1/cstdlib</filename></entry>
801 <entry><filename class="headerfile">tr1/ctgmath</filename></entry>
802 <entry><filename class="headerfile">tr1/ctime</filename></entry>
803 <entry><filename class="headerfile">tr1/cwchar</filename></entry>
804 <entry><filename class="headerfile">tr1/cwctype</filename></entry>
805 </row>
807 </tbody>
808 </tgroup>
809 </table>
812 <para>Decimal floating-point arithmetic is available if the C++
813 compiler supports scalar decimal floating-point types defined via
814 <code>__attribute__((mode(SD|DD|LD)))</code>.
815 </para>
817 <table frame="all" xml:id="table.decfp_headers">
818 <title>C++ TR 24733 Decimal Floating-Point Header</title>
820 <tgroup cols="1" align="left" colsep="1" rowsep="1">
821 <colspec colname="c1"/>
822 <tbody>
823 <row>
824 <entry><filename class="headerfile">decimal/decimal</filename></entry>
825 </row>
826 </tbody>
827 </tgroup>
828 </table>
830 <para>
831   Also included are files for the C++ ABI interface:
832 </para>
834 <table frame="all" xml:id="table.abi_headers">
835 <title>C++ ABI Headers</title>
837 <tgroup cols="2" align="left" colsep="1" rowsep="1">
838 <colspec colname="c1"/>
839 <colspec colname="c2"/>
840 <tbody>
841 <row><entry><filename class="headerfile">cxxabi.h</filename></entry><entry><filename class="headerfile">cxxabi_forced.h</filename></entry></row>
842 </tbody>
843 </tgroup>
844 </table>
846 <para>
847   And a large variety of extensions.
848 </para>
850 <table frame="all" xml:id="table.ext_headers">
851 <title>Extension Headers</title>
853 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
854 <colspec colname="c1"/>
855 <colspec colname="c2"/>
856 <colspec colname="c3"/>
857 <colspec colname="c4"/>
858 <colspec colname="c5"/>
859 <tbody>
861 <row>
862 <entry><filename class="headerfile">ext/algorithm</filename></entry>
863 <entry><filename class="headerfile">ext/atomicity.h</filename></entry>
864 <entry><filename class="headerfile">ext/bitmap_allocator.h</filename></entry>
865 <entry><filename class="headerfile">ext/cast.h</filename></entry>
866 </row>
867 <row>
868 <entry><filename class="headerfile">ext/codecvt_specializations.h</filename></entry>
869 <entry><filename class="headerfile">ext/concurrence.h</filename></entry>
870 <entry><filename class="headerfile">ext/debug_allocator.h</filename></entry>
871 <entry><filename class="headerfile">ext/enc_filebuf.h</filename></entry>
872 <entry><filename class="headerfile">ext/extptr_allocator.h</filename></entry>
873 </row>
874 <row>
875 <entry><filename class="headerfile">ext/functional</filename></entry>
876 <entry><filename class="headerfile">ext/iterator</filename></entry>
877 <entry><filename class="headerfile">ext/malloc_allocator.h</filename></entry>
878 <entry><filename class="headerfile">ext/memory</filename></entry>
879 <entry><filename class="headerfile">ext/mt_allocator.h</filename></entry>
880 </row>
881 <row>
882 <entry><filename class="headerfile">ext/new_allocator.h</filename></entry>
883 <entry><filename class="headerfile">ext/numeric</filename></entry>
884 <entry><filename class="headerfile">ext/numeric_traits.h</filename></entry>
885 <entry><filename class="headerfile">ext/pb_ds/assoc_container.h</filename></entry>
886 <entry><filename class="headerfile">ext/pb_ds/priority_queue.h</filename></entry>
887 </row>
888 <row>
889 <entry><filename class="headerfile">ext/pod_char_traits.h</filename></entry>
890 <entry><filename class="headerfile">ext/pool_allocator.h</filename></entry>
891 <entry><filename class="headerfile">ext/rb_tree</filename></entry>
892 <entry><filename class="headerfile">ext/rope</filename></entry>
893 <entry><filename class="headerfile">ext/slist</filename></entry>
894 </row>
895 <row>
896 <entry><filename class="headerfile">ext/stdio_filebuf.h</filename></entry>
897 <entry><filename class="headerfile">ext/stdio_sync_filebuf.h</filename></entry>
898 <entry><filename class="headerfile">ext/throw_allocator.h</filename></entry>
899 <entry><filename class="headerfile">ext/typelist.h</filename></entry>
900 <entry><filename class="headerfile">ext/type_traits.h</filename></entry>
901 </row>
902 <row>
903 <entry><filename class="headerfile">ext/vstring.h</filename></entry>
904 <entry namest="c2" nameend="c5"/>
905 </row>
907 </tbody>
908 </tgroup>
909 </table>
911 <para/>
913 <table frame="all" xml:id="table.debug_headers">
914 <title>Extension Debug Headers</title>
916 <tgroup cols="5" align="left" colsep="1" rowsep="1">
917 <colspec colname="c1"/>
918 <colspec colname="c2"/>
919 <colspec colname="c3"/>
920 <colspec colname="c4"/>
921 <colspec colname="c5"/>
922 <tbody>
924 <row>
925 <entry><filename class="headerfile">debug/array</filename></entry>
926 <entry><filename class="headerfile">debug/bitset</filename></entry>
927 <entry><filename class="headerfile">debug/deque</filename></entry>
928 <entry><filename class="headerfile">debug/forward_list</filename></entry>
929 <entry><filename class="headerfile">debug/list</filename></entry>
930 </row>
931 <row>
932 <entry><filename class="headerfile">debug/map</filename></entry>
933 <entry><filename class="headerfile">debug/set</filename></entry>
934 <entry><filename class="headerfile">debug/string</filename></entry>
935 <entry><filename class="headerfile">debug/unordered_map</filename></entry>
936 <entry><filename class="headerfile">debug/unordered_set</filename></entry>
937 </row>
938 <row>
939 <entry><filename class="headerfile">debug/vector</filename></entry>
940 <entry namest="c2" nameend="c5"/>
941 </row>
943 </tbody>
944 </tgroup>
945 </table>
947 <para/>
949 <table frame="all" xml:id="table.parallel_headers">
950 <title>Extension Parallel Headers</title>
952 <tgroup cols="2" align="left" colsep="1" rowsep="1">
953 <colspec colname="c1"/>
954 <colspec colname="c2"/>
955 <tbody>
956 <row>
957 <entry><filename class="headerfile">parallel/algorithm</filename></entry>
958 <entry><filename class="headerfile">parallel/numeric</filename></entry>
959 </row>
960 </tbody>
961 </tgroup>
962 </table>
964     </section>
966     <section xml:id="manual.intro.using.headers.mixing" xreflabel="Mixing Headers"><info><title>Mixing Headers</title></info>
969 <para> A few simple rules.
970 </para>
972 <para>First, mixing different dialects of the standard headers is not
973 possible. It's an all-or-nothing affair. Thus, code like
974 </para>
976 <programlisting>
977 #include &lt;array&gt;
978 #include &lt;functional&gt;
979 </programlisting>
981 <para>Implies C++11 mode. To use the entities in &lt;array&gt;, the C++11
982 compilation mode must be used, which implies the C++11 functionality
983 (and deprecations) in &lt;functional&gt; will be present.
984 </para>
986 <para>Second, the other headers can be included with either dialect of
987 the standard headers, although features and types specific to C++11
988 are still only enabled when in C++11 compilation mode. So, to use
989 rvalue references with <code>__gnu_cxx::vstring</code>, or to use the
990 debug-mode versions of <code>std::unordered_map</code>, one must use
991 the <code>std=gnu++11</code> compiler flag. (Or <code>std=c++11</code>, of course.)
992 </para>
994 <para>A special case of the second rule is the mixing of TR1 and C++11
995 facilities. It is possible (although not especially prudent) to
996 include both the TR1 version and the C++11 version of header in the
997 same translation unit:
998 </para>
1000 <programlisting>
1001 #include &lt;tr1/type_traits&gt;
1002 #include &lt;type_traits&gt;
1003 </programlisting>
1005 <para> Several parts of C++11 diverge quite substantially from TR1 predecessors.
1006 </para>
1007     </section>
1009     <section xml:id="manual.intro.using.headers.cheaders" xreflabel="C Headers and"><info><title>The C Headers and <code>namespace std</code></title></info>
1012 <para>
1013         The standard specifies that if one includes the C-style header
1014         (&lt;math.h&gt; in this case), the symbols will be available
1015         in the global namespace and perhaps in
1016         namespace <code>std::</code> (but this is no longer a firm
1017         requirement.) On the other hand, including the C++-style
1018         header (&lt;cmath&gt;) guarantees that the entities will be
1019         found in namespace std and perhaps in the global namespace.
1020       </para>
1022 <para>
1023 Usage of C++-style headers is recommended, as then
1024 C-linkage names can be disambiguated by explicit qualification, such
1025 as by <code>std::abort</code>. In addition, the C++-style headers can
1026 use function overloading to provide a simpler interface to certain
1027 families of C-functions. For instance in &lt;cmath&gt;, the
1028 function <code>std::sin</code> has overloads for all the builtin
1029 floating-point types. This means that <code>std::sin</code> can be
1030 used uniformly, instead of a combination
1031 of <code>std::sinf</code>, <code>std::sin</code>,
1032 and <code>std::sinl</code>.
1033 </para>
1034     </section>
1036     <section xml:id="manual.intro.using.headers.pre" xreflabel="Precompiled Headers"><info><title>Precompiled Headers</title></info>
1040 <para>There are three base header files that are provided. They can be
1041 used to precompile the standard headers and extensions into binary
1042 files that may then be used to speed up compilations that use these headers.
1043 </para>
1046 <itemizedlist>
1047 <listitem>
1048   <para>stdc++.h</para>
1049 <para>Includes all standard headers. Actual content varies depending on
1050 <link linkend="manual.intro.using.flags">language dialect</link>.
1051 </para>
1052 </listitem>
1054 <listitem>
1055   <para>stdtr1c++.h</para>
1056 <para>Includes all of &lt;stdc++.h&gt;, and adds all the TR1 headers.
1057 </para>
1058 </listitem>
1060 <listitem><para>extc++.h</para>
1061 <para>Includes all of &lt;stdc++.h&gt;, and adds all the Extension headers
1062 (and in C++98 mode also adds all the TR1 headers by including all of
1063 &lt;stdtr1c++.h&gt;).
1064 </para></listitem>
1065 </itemizedlist>
1067 <para>To construct a .gch file from one of these base header files,
1068 first find the include directory for the compiler. One way to do
1069 this is:</para>
1071 <programlisting>
1072 g++ -v hello.cc
1074 #include &lt;...&gt; search starts here:
1075  /mnt/share/bld/H-x86-gcc.20071201/include/c++/4.3.0
1077 End of search list.
1078 </programlisting>
1081 <para>Then, create a precompiled header file with the same flags that
1082 will be used to compile other projects.</para>
1084 <programlisting>
1085 g++ -Winvalid-pch -x c++-header -g -O2 -o ./stdc++.h.gch /mnt/share/bld/H-x86-gcc.20071201/include/c++/4.3.0/x86_64-unknown-linux-gnu/bits/stdc++.h
1086 </programlisting>
1088 <para>The resulting file will be quite large: the current size is around
1089 thirty megabytes. </para>
1091 <para>How to use the resulting file.</para>
1093 <programlisting>
1094 g++ -I. -include stdc++.h  -H -g -O2 hello.cc
1095 </programlisting>
1097 <para>Verification that the PCH file is being used is easy:</para>
1099 <programlisting>
1100 g++ -Winvalid-pch -I. -include stdc++.h -H -g -O2 hello.cc -o test.exe
1101 ! ./stdc++.h.gch
1102 . /mnt/share/bld/H-x86-gcc.20071201/include/c++/4.3.0/iostream
1103 . /mnt/share/bld/H-x86-gcc.20071201include/c++/4.3.0/string
1104 </programlisting>
1106 <para>The exclamation point to the left of the <code>stdc++.h.gch</code> listing means that the generated PCH file was used.</para>
1107 <para/>
1109 <para>Detailed information about creating precompiled header files can be found in the GCC <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Precompiled-Headers.html">documentation</link>.
1110 </para>
1112     </section>
1113   </section>
1116   <section xml:id="manual.intro.using.macros" xreflabel="Macros"><info><title>Macros</title></info>
1117     <?dbhtml filename="using_macros.html"?>
1120    <para>
1121      All library macros begin with <code>_GLIBCXX_</code>.
1122    </para>
1124    <para>
1125      Furthermore, all pre-processor macros, switches, and
1126       configuration options are gathered in the
1127       file <filename class="headerfile">c++config.h</filename>, which
1128       is generated during the libstdc++ configuration and build
1129       process. This file is then included when needed by files part of
1130       the public libstdc++ API, like
1131       <filename class="headerfile">&lt;ios&gt;</filename>. Most of these
1132       macros should not be used by consumers of libstdc++, and are reserved
1133       for internal implementation use. <emphasis>These macros cannot
1134       be redefined</emphasis>.
1135    </para>
1137    <para>
1138      A select handful of macros control libstdc++ extensions and extra
1139       features, or provide versioning information for the API.  Only
1140       those macros listed below are offered for consideration by the
1141       general public.
1142    </para>
1144    <para>Below are the macros which users may check for library version
1145       information. </para>
1147     <variablelist>
1148     <varlistentry>
1149       <term><code>_GLIBCXX_RELEASE</code></term>
1150       <listitem>
1151         <para>The major release number for libstdc++.  This macro is defined
1152         to the GCC major version that the libstdc++ headers belong to,
1153         as an integer constant.
1154         When compiling with GCC it has the same value as GCC's pre-defined
1155         macro <symbol>__GNUC__</symbol>.
1156         This macro can be used when libstdc++ is used with a non-GNU
1157         compiler where <symbol>__GNUC__</symbol> is not defined, or has a
1158         different value that doesn't correspond to the libstdc++ version.
1159         This macro first appeared in the GCC 7.1 release and is not defined
1160         for GCC 6.x or older releases.
1161       </para>
1162       </listitem>
1163     </varlistentry>
1164     <varlistentry>
1165       <term><code>__GLIBCXX__</code></term>
1166       <listitem>
1167         <para>The revision date of the libstdc++ source code,
1168         in compressed ISO date format, as an unsigned
1169         long. For notes about using this macro and details on the value of
1170         this macro for a particular release, please consult the
1171         <link linkend="abi.versioning.__GLIBCXX__">ABI History</link>
1172         appendix.
1173         </para>
1174       </listitem>
1175     </varlistentry>
1176     </variablelist>
1178    <para>Below are the macros which users may change with #define/#undef or
1179       with -D/-U compiler flags.  The default state of the symbol is
1180       listed.</para>
1182    <para><quote>Configurable</quote> (or <quote>Not configurable</quote>) means
1183       that the symbol is initially chosen (or not) based on
1184       --enable/--disable options at library build and configure time
1185       (documented in
1186       <link linkend="manual.intro.setup.configure">Configure</link>),
1187       with the various --enable/--disable choices being translated to
1188       #define/#undef).
1189    </para>
1191    <para> <acronym>ABI</acronym>-changing means that changing from the default value may
1192   mean changing the <acronym>ABI</acronym> of compiled code. In other words,
1193   these choices control code which has already been compiled (i.e., in a
1194   binary such as libstdc++.a/.so).  If you explicitly #define or
1195   #undef these macros, the <emphasis>headers</emphasis> may see different code
1196   paths, but the <emphasis>libraries</emphasis> which you link against will not.
1197   Experimenting with different values with the expectation of
1198   consistent linkage requires changing the config headers before
1199   building/installing the library.
1200    </para>
1202     <variablelist>
1203     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_USE_DEPRECATED</code></term>
1204     <listitem>
1205       <para>
1206         Defined to the value <literal>1</literal> by default.
1207         Not configurable. ABI-changing. Turning this off
1208         removes older ARM-style iostreams code, and other anachronisms
1209         from the API.  This macro is dependent on the version of the
1210         standard being tracked, and as a result may give different results for
1211         different <code>-std</code> options.  This may
1212         be useful in updating old C++ code which no longer meet the
1213         requirements of the language, or for checking current code
1214         against new language standards.
1215     </para>
1216     </listitem></varlistentry>
1218     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI</code></term>
1219     <listitem>
1220       <para>
1221         Defined to the value <literal>1</literal> by default.
1222         Configurable via  <code>--disable-libstdcxx-dual-abi</code>
1223         and/or <code>--with-default-libstdcxx-abi</code>.
1224         ABI-changing.
1225         When defined to a non-zero value the library headers will use the
1226         new C++11-conforming ABI introduced in GCC 5, rather than the older
1227         ABI introduced in GCC 3.4. This changes the definition of several
1228         class templates, including <classname>std:string</classname>,
1229         <classname>std::list</classname> and some locale facets.
1230         For more details see <xref linkend="manual.intro.using.abi"/>.
1231     </para>
1232     </listitem></varlistentry>
1234     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_CONCEPT_CHECKS</code></term>
1235     <listitem>
1236       <para>
1237         Undefined by default.  Configurable via
1238         <code>--enable-concept-checks</code>.  When defined, performs
1239         compile-time checking on certain template instantiations to
1240         detect violations of the requirements of the standard.  This
1241         macro has no effect for freestanding implementations.
1242         This is described in more detail in
1243         <link linkend="manual.ext.compile_checks">Compile Time Checks</link>.
1244       </para>
1245     </listitem></varlistentry>
1247     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_ASSERTIONS</code></term>
1248     <listitem>
1249       <para>
1250         Defined by default when compiling with no optimization, undefined
1251         by default when compiling with optimization.
1252         When defined, enables extra error checking in the form of
1253         precondition assertions, such as bounds checking in strings
1254         and null pointer checks when dereferencing smart pointers.
1255       </para>
1256     </listitem></varlistentry>
1257     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_NO_ASSERTIONS</code></term>
1258     <listitem>
1259       <para>
1260         Undefined by default.  When defined, prevents the implicit
1261         definition of <code>_GLIBCXX_ASSERTIONS</code> when compiling
1262         with no optimization.
1263       </para>
1264     </listitem></varlistentry>
1265     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_DEBUG</code></term>
1266     <listitem>
1267       <para>
1268         Undefined by default. When defined, compiles user code using
1269         the <link linkend="manual.ext.debug_mode">debug mode</link>.
1270         When defined, <code>_GLIBCXX_ASSERTIONS</code> is defined
1271         automatically, so all the assertions enabled by that macro are also
1272         enabled in debug mode.
1273       </para>
1274     </listitem></varlistentry>
1275     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_DEBUG_PEDANTIC</code></term>
1276     <listitem>
1277       <para>
1278         Undefined by default. When defined while compiling with
1279         the <link linkend="manual.ext.debug_mode">debug mode</link>, makes
1280         the debug mode extremely picky by making the use of libstdc++
1281         extensions and libstdc++-specific behavior into errors.
1282       </para>
1283     </listitem></varlistentry>
1284     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_DEBUG_BACKTRACE</code></term>
1285     <listitem>
1286       <para>
1287         Undefined by default. Considered only if libstdc++ has been configured with
1288         <option>--enable-libstdcxx-backtrace=yes</option> and if <code>_GLIBCXX_DEBUG</code>
1289         is defined. When defined display backtraces on
1290         <link linkend="manual.ext.debug_mode">debug mode</link> assertions.
1291       </para>
1292     </listitem></varlistentry>
1293     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_PARALLEL</code></term>
1294     <listitem>
1295       <para>Undefined by default. When defined, compiles user code
1296         using the <link linkend="manual.ext.parallel_mode">parallel
1297         mode</link>.
1298       </para>
1299     </listitem></varlistentry>
1300     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_PARALLEL_ASSERTIONS</code></term>
1301     <listitem>
1302       <para>Undefined by default, but when any parallel mode header is included
1303       this macro will be defined to a non-zero value if
1304       <code>_GLIBCXX_ASSERTIONS</code> has a non-zero value, otherwise to zero.
1305       When defined to a non-zero value, it enables extra error checking and
1306       assertions in the parallel mode.
1307       </para>
1308     </listitem></varlistentry>
1310     <varlistentry><term><code>__STDCPP_WANT_MATH_SPEC_FUNCS__</code></term>
1311     <listitem>
1312       <para>Undefined by default. When defined to a non-zero integer constant,
1313         enables support for ISO/IEC 29124 Special Math Functions.
1314       </para>
1315     </listitem></varlistentry>
1317     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_SANITIZE_VECTOR</code></term>
1318     <listitem>
1319       <para>
1320         Undefined by default. When defined, <classname>std::vector</classname>
1321         operations will be annotated so that AddressSanitizer can detect
1322         invalid accesses to the unused capacity of a
1323         <classname>std::vector</classname>. These annotations are only
1324         enabled for
1325         <classname>std::vector&lt;T, std::allocator&lt;T&gt;&gt;</classname>
1326         and only when <classname>std::allocator</classname> is derived from
1327         <link linkend="allocator.ext"><classname>new_allocator</classname>
1328         or <classname>malloc_allocator</classname></link>. The annotations
1329         must be present on all vector operations or none, so this macro must
1330         be defined to the same value for all translation units that create,
1331         destroy, or modify vectors.
1332       </para>
1333     </listitem></varlistentry>
1335     <varlistentry><term><code>_GLIBCXX_NO_FREESTANDING_CHRONO</code></term>
1336     <listitem>
1337       <para>
1338         Undefined by default. When defined, the
1339         <filename class="headerfile">&lt;chrono&gt;</filename> header cannot
1340         be used with <option>-ffreestanding</option>.
1341         When not defined, durations, time points, and calendar types are
1342         available for freestanding, but the standard clocks and the time zone
1343         database are not (because they require OS support).
1344       </para>
1345     </listitem></varlistentry>
1346     </variablelist>
1348   </section>
1350 <section xml:id="manual.intro.using.abi" xreflabel="Dual ABI">
1351   <info><title>Dual ABI</title></info>
1352   <?dbhtml filename="using_dual_abi.html"?>
1354 <para> In the GCC 5.1 release libstdc++ introduced a new library ABI that
1355   includes new implementations of <classname>std::string</classname> and
1356   <classname>std::list</classname>. These changes were necessary to conform
1357   to the 2011 C++ standard which forbids Copy-On-Write strings and requires
1358   lists to keep track of their size.
1359 </para>
1361 <para> In order to maintain backwards compatibility for existing code linked
1362   to libstdc++ the library's soname has not changed and the old
1363   implementations are still supported in parallel with the new ones.
1364   This is achieved by defining the new implementations in an inline namespace
1365   so they have different names for linkage purposes, e.g. the new version of
1366   <classname>std::list&lt;int&gt;</classname> is actually defined as
1367   <classname>std::__cxx11::list&lt;int&gt;</classname>. Because the symbols
1368   for the new implementations have different names the definitions for both
1369   versions can be present in the same library.
1370 </para>
1372 <para> The <symbol>_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI</symbol> macro (see
1373   <xref linkend="manual.intro.using.macros"/>) controls whether
1374   the declarations in the library headers use the old or new ABI.
1375   So the decision of which ABI to use can be made separately for each
1376   source file being compiled.
1377   Using the default configuration options for GCC the default value
1378   of the macro is <literal>1</literal> which causes the new ABI to be active,
1379   so to use the old ABI you must explicitly define the macro to
1380   <literal>0</literal> before including any library headers.
1381   (Be aware that some GNU/Linux distributions configured GCC 5 differently so
1382   that the default value of the macro is <literal>0</literal> and users must
1383   define it to <literal>1</literal> to enable the new ABI.)
1384 </para>
1386 <para> Although the changes were made for C++11 conformance, the choice of ABI
1387   to use is independent of the <option>-std</option> option used to compile
1388   your code, i.e. for a given GCC build the default value of the
1389   <symbol>_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI</symbol> macro is the same for all dialects.
1390   This ensures that the <option>-std</option> does not change the ABI, so
1391   that it is straightforward to link C++03 and C++11 code together.
1392 </para>
1394 <para> Because <classname>std::string</classname> is used extensively
1395   throughout the library a number of other types are also defined twice,
1396   including the stringstream classes and several facets used by
1397   <classname>std::locale</classname>. The standard facets which are always
1398   installed in a locale may be present twice, with both ABIs, to ensure that
1399   code like
1400   <code>std::use_facet&lt;std::time_get&lt;char&gt;&gt;(locale);</code>
1401   will work correctly for both <classname>std::time_get</classname> and
1402   <classname>std::__cxx11::time_get</classname> (even if a user-defined
1403   facet that derives from one or other version of
1404   <classname>time_get</classname> is installed in the locale).
1405 </para>
1407 <para> Although the standard exception types defined in
1408   <filename class="headerfile">&lt;stdexcept&gt;</filename> use strings, most
1409   are not defined twice, so that a <classname>std::out_of_range</classname>
1410   exception thrown in one file can always be caught by a suitable handler in
1411   another file, even if the two files are compiled with different ABIs.
1412 </para>
1414 <para> One exception type does change when using the new ABI, namely
1415   <classname>std::ios_base::failure</classname>.
1416   This is necessary because the 2011 standard changed its base class from
1417   <classname>std::exception</classname> to
1418   <classname>std::system_error</classname>, which causes its layout to change.
1419   Exceptions due to iostream errors are thrown by a function inside
1420   <filename class="libraryfile">libstdc++.so</filename>, so whether the thrown
1421   exception uses the old <classname>std::ios_base::failure</classname> type
1422   or the new one depends on the ABI that was active when
1423   <filename class="libraryfile">libstdc++.so</filename> was built,
1424   <emphasis>not</emphasis> the ABI active in the user code that is using
1425   iostreams.
1426   This means that for a given build of GCC the type thrown is fixed.
1427   In current releases the library throws a special type that can be caught
1428   by handlers for either the old or new type,
1429   but for GCC 7.1, 7.2 and 7.3 the library throws the new
1430   <classname>std::ios_base::failure</classname> type,
1431   and for GCC 5.x and 6.x the library throws the old type.
1432   Catch handlers of type <classname>std::ios_base::failure</classname>
1433   will only catch the exceptions if using a newer release,
1434   or if the handler is compiled with the same ABI as the type thrown by
1435   the library.
1436   Handlers for <classname>std::exception</classname> will always catch
1437   iostreams exceptions, because the old and new type both inherit from
1438   <classname>std::exception</classname>.
1439 </para>
1441 <para>
1442   Some features are not supported when using the old ABI, including:
1443   <itemizedlist>
1444   <listitem>
1445     Using <classname>std::string::const_iterator</classname> for
1446     positional arguments to member functions such as
1447     <function>std::string::erase</function>.
1448   </listitem>
1449   <listitem>
1450     Allocator propagation in <classname>std::string</classname>.
1451   </listitem>
1452   <listitem>
1453     Using <classname>std::string</classname> at compile-time in
1454     <code>constexpr</code> functions.
1455   </listitem>
1456   <listitem>
1457     Class <classname>std::chrono::time_zone</classname> and all related APIs.
1458   </listitem>
1459   <listitem>
1460     The <filename class="headerfile">&lt;syncstream&gt;</filename> header.
1461   </listitem>
1462   </itemizedlist>
1463 </para>
1465 <section xml:id="manual.intro.using.abi.trouble" xreflabel="Dual ABI Troubleshooting"><info><title>Troubleshooting</title></info>
1467 <para> If you get linker errors about undefined references to symbols
1468   that involve types in the <code>std::__cxx11</code> namespace or the tag
1469   <code>[abi:cxx11]</code> then it probably indicates that you are trying to
1470   link together object files that were compiled with different values for the
1471   <symbol>_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI</symbol> macro. This commonly happens when
1472   linking to a third-party library that was compiled with an older version
1473   of GCC. If the third-party library cannot be rebuilt with the new ABI then
1474   you will need to recompile your code with the old ABI.
1475 </para>
1477 <para> Not all uses of the new ABI will cause changes in symbol names, for
1478   example a class with a <classname>std::string</classname> member variable
1479   will have the same mangled name whether compiled with the old or new ABI.
1480   In order to detect such problems the new types and functions are
1481   annotated with the <property>abi_tag</property> attribute, allowing the
1482   compiler to warn about potential ABI incompatibilities in code using them.
1483   Those warnings can be enabled with the <option>-Wabi-tag</option> option.
1484 </para>
1486 </section>
1487 </section>
1489   <section xml:id="manual.intro.using.namespaces" xreflabel="Namespaces"><info><title>Namespaces</title></info>
1490     <?dbhtml filename="using_namespaces.html"?>
1493     <section xml:id="manual.intro.using.namespaces.all" xreflabel="Available Namespaces"><info><title>Available Namespaces</title></info>
1498 <para> There are three main namespaces.
1499 </para>
1501 <itemizedlist>
1502   <listitem><para>std</para>
1503 <para>The ISO C++ standards specify that "all library entities are defined
1504 within namespace std." This includes namespaces nested
1505 within namespace <code>std</code>, such as namespace
1506 <code>std::chrono</code>.
1507 </para>
1508 </listitem>
1509 <listitem><para>abi</para>
1510 <para>Specified by the C++ ABI. This ABI specifies a number of type and
1511 function APIs supplemental to those required by the ISO C++ Standard,
1512 but necessary for interoperability.
1513 </para>
1514 </listitem>
1516 <listitem><para>__gnu_</para>
1517 <para>Indicating one of several GNU extensions. Choices
1518 include <code>__gnu_cxx</code>, <code>__gnu_debug</code>, <code>__gnu_parallel</code>,
1519 and <code>__gnu_pbds</code>.
1520 </para></listitem>
1521 </itemizedlist>
1523 <para> The library uses a number of inline namespaces as implementation
1524 details that are not intended for users to refer to directly, these include
1525 <code>std::__detail</code>, <code>std::__cxx11</code> and <code>std::_V2</code>.
1526 </para>
1528 <para>A complete list of implementation namespaces (including namespace contents) is available in the generated source <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/latest-doxygen/namespaces.html">documentation</link>.
1529 </para>
1532     </section>
1534     <section xml:id="manual.intro.using.namespaces.std" xreflabel="namespace std"><info><title>namespace std</title></info>
1538 <para>
1539       One standard requirement is that the library components are defined
1540       in <code>namespace std::</code>. Thus, in order to use these types or
1541       functions, one must do one of two things:
1542 </para>
1544 <itemizedlist>
1545   <listitem><para>put a kind of <emphasis>using-declaration</emphasis> in your source
1546 (either <code>using namespace std;</code> or i.e. <code>using
1547 std::string;</code>) This approach works well for individual source files, but
1548 should not be used in a global context, like header files.
1549           </para></listitem> <listitem><para>use a <emphasis>fully
1550 qualified name</emphasis> for each library symbol
1551 (i.e. <code>std::string</code>, <code>std::cout</code>) Always can be
1552 used, and usually enhanced, by strategic use of typedefs. (In the
1553 cases where the qualified verbiage becomes unwieldy.)
1554           </para>
1555         </listitem>
1556 </itemizedlist>
1558     </section>
1560     <section xml:id="manual.intro.using.namespaces.comp" xreflabel="Using Namespace Composition"><info><title>Using Namespace Composition</title></info>
1563 <para>
1564 Best practice in programming suggests sequestering new data or
1565 functionality in a sanely-named, unique namespace whenever
1566 possible. This is considered an advantage over dumping everything in
1567 the global namespace, as then name look-up can be explicitly enabled or
1568 disabled as above, symbols are consistently mangled without repetitive
1569 naming prefixes or macros, etc.
1570 </para>
1572 <para>For instance, consider a project that defines most of its classes in <code>namespace gtk</code>. It is possible to
1573         adapt <code>namespace gtk</code> to <code>namespace std</code> by using a C++-feature called
1574         <emphasis>namespace composition</emphasis>. This is what happens if
1575         a <emphasis>using</emphasis>-declaration is put into a
1576         namespace-definition: the imported symbol(s) gets imported into the
1577         currently active namespace(s). For example:
1578 </para>
1579 <programlisting>
1580 namespace gtk
1582   using std::string;
1583   using std::tr1::array;
1585   class Window { ... };
1587 </programlisting>
1588 <para>
1589         In this example, <code>std::string</code> gets imported into
1590         <code>namespace gtk</code>.  The result is that use of
1591         <code>std::string</code> inside namespace gtk can just use <code>string</code>, without the explicit qualification.
1592         As an added bonus,
1593         <code>std::string</code> does not get imported into
1594         the global namespace.  Additionally, a more elaborate arrangement can be made for backwards compatibility and portability, whereby the
1595         <code>using</code>-declarations can wrapped in macros that
1596         are set based on autoconf-tests to either "" or i.e. <code>using
1597           std::string;</code> (depending on whether the system has
1598         libstdc++ in <code>std::</code> or not).  (ideas from
1599         Llewelly and Karl Nelson)
1600 </para>
1603     </section>
1604   </section>
1606   <section xml:id="manual.intro.using.linkage" xreflabel="Linkage"><info><title>Linking</title></info>
1607     <?dbhtml filename="using_dynamic_or_shared.html"?>
1610     <section xml:id="manual.intro.using.linkage.freestanding" xreflabel="Freestanding"><info><title>Almost Nothing</title></info>
1612       <para>
1613         Or as close as it gets: freestanding. This is a minimal
1614         configuration, with only partial support for the standard
1615         library. Assume only the following header files can be used:
1616       </para>
1618       <itemizedlist>
1619         <listitem>
1620           <para>
1621             <filename class="headerfile">cstdarg</filename>
1622           </para>
1623         </listitem>
1625         <listitem>
1626           <para>
1627           <filename class="headerfile">cstddef</filename>
1628           </para>
1629         </listitem>
1631         <listitem>
1632           <para>
1633           <filename class="headerfile">cstdlib</filename>
1634           </para>
1635         </listitem>
1637         <listitem>
1638           <para>
1639           <filename class="headerfile">exception</filename>
1640           </para>
1641         </listitem>
1643         <listitem>
1644           <para>
1645           <filename class="headerfile">limits</filename>
1646           </para>
1647         </listitem>
1649         <listitem>
1650           <para>
1651           <filename class="headerfile">new</filename>
1652           </para>
1653         </listitem>
1655         <listitem>
1656           <para>
1657           <filename class="headerfile">exception</filename>
1658           </para>
1659         </listitem>
1661         <listitem>
1662           <para>
1663           <filename class="headerfile">typeinfo</filename>
1664           </para>
1665         </listitem>
1666       </itemizedlist>
1668       <para>
1669         In addition, throw in
1670       </para>
1672       <itemizedlist>
1673         <listitem>
1674           <para>
1675           <filename class="headerfile">cxxabi.h</filename>.
1676           </para>
1677         </listitem>
1678       </itemizedlist>
1680       <para>
1681         In the
1682         C++11 <link linkend="manual.intro.using.flags">dialect</link> add
1683       </para>
1685       <itemizedlist>
1686         <listitem>
1687           <para>
1688           <filename class="headerfile">initializer_list</filename>
1689           </para>
1690         </listitem>
1691         <listitem>
1692           <para>
1693           <filename class="headerfile">type_traits</filename>
1694           </para>
1695         </listitem>
1696       </itemizedlist>
1698       <para>
1699         As of GCC 13, libstdc++ implements P1642, which brings in many more
1700         headers, as well a quite a few ones not covered by the paper.
1702         In general, if a feature does not require traditionally libc-provided
1703         facilities, or dynamic memory allocation, it's enabled in the
1704         freestanding subset.  In addition, if only a subset of a header
1705         requires such features, it is partially included.  Some examples
1706         include:
1707       </para>
1709       <itemizedlist>
1710         <listitem>
1711           <para>
1712           <filename class="headerfile">string_view</filename>
1713           </para>
1714         </listitem>
1715         <listitem>
1716           <para>
1717           <filename class="headerfile">tuple</filename>
1718           </para>
1719         </listitem>
1720         <listitem>
1721           <para>
1722           <filename class="headerfile">bitset</filename>
1723           </para>
1724         </listitem>
1725       </itemizedlist>
1727       <para>
1728         Currently, this subset includes all of the iterator APIs (including the
1729         ranges APIs) that do not involve streams, the entire C++ algorithms
1730         library, excluding parallel algorithms, and a large part of the
1731         utilities library.  This is on top of the headers included in the lists
1732         above.
1733       </para>
1735       <para>
1736         If you're using a libstdc++ configured for hosted environments, and
1737         would like to not involve the libraries libstdc++ would depend on in
1738         your programs, you will need to use <command>gcc</command> to link your
1739         application with only <filename class="libraryfile">libsupc++.a</filename>,
1740         like so:
1741       </para>
1743       <para>
1744         <command>gcc -ffreestanding foo.cc -lsupc++</command>
1745       </para>
1747       <para>
1748         If you configured libstdc++ with
1749         <code>--disable-hosted-libstdcxx</code>, however, you can use the
1750         normal <command>g++</command> command to link, as this configuration
1751         provides a (nearly) empty <filename class="libraryfile">libstdc++.a</filename>.
1752       </para>
1753     </section>
1755     <section xml:id="manual.intro.using.linkage.dynamic" xreflabel="Dynamic and Shared"><info><title>Finding Dynamic or Shared Libraries</title></info>
1758     <para>
1759       If the only library built is the static library
1760       (<filename class="libraryfile">libstdc++.a</filename>), or if
1761       specifying static linking, this section is can be skipped.  But
1762       if building or using a shared library
1763       (<filename class="libraryfile">libstdc++.so</filename>), then
1764       additional location information will need to be provided.
1765     </para>
1766     <para>
1767       But how?
1768     </para>
1769     <para>
1770 A quick read of the relevant part of the GCC
1771       manual, <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Invoking-G_002b_002b.html#Invoking-G_002b_002b">Compiling
1772       C++ Programs</link>, specifies linking against a C++
1773       library. More details from the
1774       GCC <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://gcc.gnu.org/faq.html#rpath">FAQ</link>,
1775       which states <emphasis>GCC does not, by default, specify a
1776       location so that the dynamic linker can find dynamic libraries at
1777       runtime.</emphasis>
1778     </para>
1779     <para>
1780       Users will have to provide this information.
1781     </para>
1782     <para>
1783       Methods vary for different platforms and different styles, and
1784       are printed to the screen during installation. To summarize:
1785     </para>
1786     <itemizedlist>
1787       <listitem>
1788         <para>
1789           At runtime set <literal>LD_LIBRARY_PATH</literal> in your
1790           environment correctly, so that the shared library for
1791           libstdc++ can be found and loaded.  Be certain that you
1792           understand all of the other implications and behavior
1793           of <literal>LD_LIBRARY_PATH</literal> first.
1794         </para>
1796       </listitem>
1797       <listitem>
1798         <para>
1799           Compile the path to find the library at runtime into the
1800           program.  This can be done by passing certain options to
1801           <command>g++</command>, which will in turn pass them on to
1802           the linker.  The exact format of the options is dependent on
1803           which linker you use:
1804         </para>
1805         <itemizedlist>
1806           <listitem>
1807             <para>
1808               GNU ld (default on GNU/Linux):
1809               <literal>-Wl,-rpath,</literal><filename class="directory">destdir/lib</filename>
1810             </para>
1811           </listitem>
1812           <listitem>
1813           <para>
1814             Solaris ld:
1815             <literal>-Wl,-R</literal><filename class="directory">destdir/lib</filename>
1816           </para>
1817           </listitem>
1818         </itemizedlist>
1819       </listitem>
1820       <listitem>
1821         <para>
1822           Some linkers allow you to specify the path to the library by
1823           setting <literal>LD_RUN_PATH</literal> in your environment
1824           when linking.
1825         </para>
1826       </listitem>
1827       <listitem>
1828         <para>
1829           On some platforms the system administrator can configure the
1830           dynamic linker to always look for libraries in
1831           <filename class="directory">destdir/lib</filename>, for example
1832           by using the <command>ldconfig</command> utility on GNU/Linux
1833           or the <command>crle</command> utility on Solaris. This is a
1834           system-wide change which can make the system unusable so if you
1835           are unsure then use one of the other methods described above.
1836         </para>
1837       </listitem>
1838     </itemizedlist>
1839     <para>
1840       Use the <command>ldd</command> utility on the linked executable
1841       to show
1842       which <filename class="libraryfile">libstdc++.so</filename>
1843       library the system will get at runtime.
1844     </para>
1845     <para>
1846       A <filename class="libraryfile">libstdc++.la</filename> file is
1847       also installed, for use with Libtool.  If you use Libtool to
1848       create your executables, these details are taken care of for
1849       you.
1850     </para>
1851     </section>
1853     <section xml:id="manual.intro.using.linkage.experimental" xreflabel="Library Extensions"><info><title>Experimental Library Extensions</title></info>
1855     <para>
1856       GCC 5.3 includes an implementation of the Filesystem library defined
1857       by the technical specification ISO/IEC TS 18822:2015. Because this is
1858       an experimental library extension, not part of the C++ standard, it
1859       is implemented in a separate library,
1860       <filename class="libraryfile">libstdc++fs.a</filename>, and there is
1861       no shared library for it. To use the library you should include
1862       <filename class="headerfile">&lt;experimental/filesystem&gt;</filename>
1863       and link with <option>-lstdc++fs</option>. The library implementation
1864       is incomplete on non-POSIX platforms, specifically Windows is only
1865       partially supported.
1866       Since GCC 14, <filename class="libraryfile">libstdc++exp.a</filename>
1867       also contains the definitions for this library,
1868       so <option>-lstdc++exp</option> can be used instead of
1869       <option>-lstdc++fs</option>.
1870     </para>
1872     <para>
1873       GCC 13 includes an implementation of the C++ Contracts library defined by
1874       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2019/p1429r3.pdf">P1429R3</link>.
1875       Because this is an experimental extension, not part of the C++ standard,
1876       it is implemented in a separate library,
1877       <filename class="libraryfile">libstdc++exp.a</filename>, and there is
1878       no shared library for it. To use the library you should include
1879       <filename class="headerfile">&lt;experimental/contract&gt;</filename>
1880       and link with <option>-lstdc++exp</option>.
1881     </para>
1883     <para>
1884       Due to the experimental nature of these libraries the usual
1885       guarantees about ABI stability and backwards compatibility do not apply
1886       to them. There is no guarantee that the components in any
1887       <filename class="headerfile">&lt;experimental/xxx&gt;</filename>
1888       header will remain compatible between different GCC releases.
1889     </para>
1890     </section>
1892   </section>
1894   <section xml:id="manual.intro.using.concurrency" xreflabel="Concurrency"><info><title>Concurrency</title></info>
1895     <?dbhtml filename="using_concurrency.html"?>
1898    <para>This section discusses issues surrounding the proper compilation
1899       of multithreaded applications which use the Standard C++
1900       library.  This information is GCC-specific since the C++
1901       standard does not address matters of multithreaded applications.
1902    </para>
1904     <section xml:id="manual.intro.using.concurrency.prereq" xreflabel="Thread Prereq"><info><title>Prerequisites</title></info>
1907    <para>All normal disclaimers aside, multithreaded C++ application are
1908       only supported when libstdc++ and all user code was built with
1909       compilers which report (via <code> gcc/g++ -v </code>) the same thread
1910       model and that model is not <emphasis>single</emphasis>.  As long as your
1911       final application is actually single-threaded, then it should be
1912       safe to mix user code built with a thread model of
1913       <emphasis>single</emphasis> with a libstdc++ and other C++ libraries built
1914       with another thread model useful on the platform.  Other mixes
1915       may or may not work but are not considered supported.  (Thus, if
1916       you distribute a shared C++ library in binary form only, it may
1917       be best to compile it with a GCC configured with
1918       --enable-threads for maximal interchangeability and usefulness
1919       with a user population that may have built GCC with either
1920       --enable-threads or --disable-threads.)
1921    </para>
1922    <para>When you link a multithreaded application, you will probably
1923       need to add a library or flag to g++.  This is a very
1924       non-standardized area of GCC across ports.  Some ports support a
1925       special flag (the spelling isn't even standardized yet) to add
1926       all required macros to a compilation (if any such flags are
1927       required then you must provide the flag for all compilations not
1928       just linking) and link-library additions and/or replacements at
1929       link time.  The documentation is weak.  On several targets (including
1930       GNU/Linux, Solaris and various BSDs) -pthread is honored.
1931       Some other ports use other switches.
1932       This is not well documented anywhere other than
1933       in "gcc -dumpspecs" (look at the 'lib' and 'cpp' entries).
1934    </para>
1936    <para>
1937      Some uses of <classname>std::atomic</classname> also require linking
1938      to <filename class="libraryfile">libatomic</filename>.
1939    </para>
1941     </section>
1943     <section xml:id="manual.intro.using.concurrency.thread_safety" xreflabel="Thread Safety"><info><title>Thread Safety</title></info>
1946 <para>
1947 In the terms of the 2011 C++ standard a thread-safe program is one which
1948 does not perform any conflicting non-atomic operations on memory locations
1949 and so does not contain any data races.
1950 The standard places requirements on the library to ensure that no data
1951 races are caused by the library itself or by programs which use the
1952 library correctly (as described below).
1953 The C++11 memory model and library requirements are a more formal version
1954 of the <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://web.archive.org/web/20171225062613/http://www.sgi.com/tech/stl/thread_safety.html">SGI STL</link> definition of thread safety, which the library used
1955 prior to the 2011 standard.
1956 </para>
1959       <para>The library strives to be thread-safe when all of the following
1960          conditions are met:
1961       </para>
1962       <itemizedlist>
1963        <listitem>
1964        <para>The system's libc is itself thread-safe,
1965        </para>
1966        </listitem>
1967        <listitem>
1968          <para>
1969            The compiler in use reports a thread model other than
1970            'single'. This can be tested via output from <code>gcc
1971            -v</code>. Multi-thread capable versions of gcc output
1972            something like this:
1973          </para>
1974 <programlisting>
1975 %gcc -v
1976 Using built-in specs.
1978 Thread model: posix
1979 gcc version 4.1.2 20070925 (Red Hat 4.1.2-33)
1980 </programlisting>
1982 <para>Look for "Thread model" lines that aren't equal to "single."</para>
1983        </listitem>
1984        <listitem>
1985        <para>
1986          Requisite command-line flags are used for atomic operations
1987          and threading. Examples of this include <code>-pthread</code>
1988          and <code>-march=native</code>, although specifics vary
1989          depending on the host environment. See
1990          <link linkend="manual.intro.using.flags">Command Options</link> and
1991          <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Option-Summary.html">Machine
1992          Dependent Options</link>.
1993        </para>
1994        </listitem>
1995        <listitem>
1996          <para>
1997            An implementation of the
1998            <filename class="headerfile">atomicity.h</filename> functions
1999            exists for the architecture in question. See the
2000            <link linkend="internals.thread_safety">internals
2001            documentation</link> for more details.
2002        </para>
2003        </listitem>
2005       </itemizedlist>
2007       <para>The user code must guard against concurrent function calls which
2008          access any particular library object's state when one or more of
2009          those accesses modifies the state. An object will be modified by
2010          invoking a non-const member function on it or passing it as a
2011          non-const argument to a library function. An object will not be
2012          modified by invoking a const member function on it or passing it to
2013          a function as a pointer- or reference-to-const.
2014          Typically, the application
2015          programmer may infer what object locks must be held based on the
2016          objects referenced in a function call and whether the objects are
2017          accessed as const or non-const.  Without getting
2018          into great detail, here is an example which requires user-level
2019          locks:
2020       </para>
2021       <programlisting>
2022      library_class_a shared_object_a;
2024      void thread_main () {
2025        library_class_b *object_b = new library_class_b;
2026        shared_object_a.add_b (object_b);   // must hold lock for shared_object_a
2027        shared_object_a.mutate ();          // must hold lock for shared_object_a
2028      }
2030      // Multiple copies of thread_main() are started in independent threads.</programlisting>
2031       <para>Under the assumption that object_a and object_b are never exposed to
2032          another thread, here is an example that does not require any
2033          user-level locks:
2034       </para>
2035       <programlisting>
2036      void thread_main () {
2037        library_class_a object_a;
2038        library_class_b *object_b = new library_class_b;
2039        object_a.add_b (object_b);
2040        object_a.mutate ();
2041      } </programlisting>
2043       <para>All library types are safe to use in a multithreaded program
2044          if objects are not shared between threads or as
2045          long each thread carefully locks out access by any other
2046          thread while it modifies any object visible to another thread.
2047          Unless otherwise documented, the only exceptions to these rules
2048          are atomic operations on the types in
2049          <filename class="headerfile">&lt;atomic&gt;</filename>
2050          and lock/unlock operations on the standard mutex types in
2051          <filename class="headerfile">&lt;mutex&gt;</filename>. These
2052          atomic operations allow concurrent accesses to the same object
2053          without introducing data races.
2054       </para>
2056       <para>The following member functions of standard containers can be
2057          considered to be const for the purposes of avoiding data races:
2058          <code>begin</code>, <code>end</code>, <code>rbegin</code>, <code>rend</code>,
2059          <code>front</code>, <code>back</code>, <code>data</code>,
2060          <code>find</code>, <code>lower_bound</code>, <code>upper_bound</code>,
2061          <code>equal_range</code>, <code>at</code>
2062          and, except in associative or unordered associative containers,
2063          <code>operator[]</code>. In other words, although they are non-const
2064          so that they can return mutable iterators, those member functions
2065          will not modify the container.
2066          Accessing an iterator might cause a non-modifying access to
2067          the container the iterator refers to (for example incrementing a
2068          list iterator must access the pointers between nodes, which are part
2069          of the container and so conflict with other accesses to the container).
2070       </para>
2072       <para>Programs which follow the rules above will not encounter data
2073          races in library code, even when using library types which share
2074          state between distinct objects.  In the example below the
2075          <code>shared_ptr</code> objects share a reference count, but
2076          because the code does not perform any non-const operations on the
2077          globally-visible object, the library ensures that the reference
2078          count updates are atomic and do not introduce data races:
2079       </para>
2080       <programlisting>
2081     std::shared_ptr&lt;int&gt; global_sp;
2083     void thread_main() {
2084       auto local_sp = global_sp;  // OK, copy constructor's parameter is reference-to-const
2086       int i = *global_sp;         // OK, operator* is const
2087       int j = *local_sp;          // OK, does not operate on global_sp
2089       // *global_sp = 2;          // NOT OK, modifies int visible to other threads
2090       // *local_sp = 2;           // NOT OK, modifies int visible to other threads
2092       // global_sp.reset();       // NOT OK, reset is non-const
2093       local_sp.reset();           // OK, does not operate on global_sp
2094     }
2096     int main() {
2097       global_sp.reset(new int(1));
2098       std::thread t1(thread_main);
2099       std::thread t2(thread_main);
2100       t1.join();
2101       t2.join();
2102     }
2103       </programlisting>
2105       <para>For further details of the C++11 memory model see Hans-J. Boehm's
2106       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://www.hboehm.info/c++mm/">Threads
2107       and memory model for C++</link> pages, particularly the <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://www.hboehm.info/c++mm/threadsintro.html">introduction</link>
2108       and <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://www.hboehm.info/c++mm/user-faq.html">FAQ</link>.
2109       </para>
2111   </section>
2112   <section xml:id="manual.intro.using.concurrency.atomics" xreflabel="Atomics"><info><title>Atomics</title></info>
2114     <para>
2115     </para>
2116   </section>
2118     <section xml:id="manual.intro.using.concurrency.io" xreflabel="IO"><info><title>IO</title></info>
2120      <para>This gets a bit tricky.  Please read carefully, and bear with me.
2121    </para>
2123     <section xml:id="concurrency.io.structure" xreflabel="Structure"><info><title>Structure</title></info>
2125    <para>A wrapper
2126       type called <code>__basic_file</code> provides our abstraction layer
2127       for the <code>std::filebuf</code> classes.  Nearly all decisions dealing
2128       with actual input and output must be made in <code>__basic_file</code>.
2129    </para>
2130    <para>A generic locking mechanism is somewhat in place at the filebuf layer,
2131       but is not used in the current code.  Providing locking at any higher
2132       level is akin to providing locking within containers, and is not done
2133       for the same reasons (see the links above).
2134    </para>
2135     </section>
2137     <section xml:id="concurrency.io.defaults" xreflabel="Defaults"><info><title>Defaults</title></info>
2139    <para>The __basic_file type is simply a collection of small wrappers around
2140       the C stdio layer (again, see the link under Structure).  We do no
2141       locking ourselves, but simply pass through to calls to <code>fopen</code>,
2142       <code>fwrite</code>, and so forth.
2143    </para>
2144    <para>So, for 3.0, the question of "is multithreading safe for I/O"
2145       must be answered with, "is your platform's C library threadsafe
2146       for I/O?"  Some are by default, some are not; many offer multiple
2147       implementations of the C library with varying tradeoffs of threadsafety
2148       and efficiency.  You, the programmer, are always required to take care
2149       with multiple threads.
2150    </para>
2151    <para>(As an example, the POSIX standard requires that C stdio
2152        <code>FILE*</code> operations are atomic.  POSIX-conforming C libraries
2153        (e.g, on Solaris and GNU/Linux) have an internal mutex to serialize
2154        operations on <code>FILE*</code>s.
2155        However, you still need to not do stupid things like calling
2156        <code>fclose(fs)</code> in one thread followed by an access of
2157        <code>fs</code> in another.)
2158    </para>
2159    <para>So, if your platform's C library is threadsafe, then your
2160       <code>fstream</code> I/O operations will be threadsafe at the lowest
2161       level.  For higher-level operations, such as manipulating the data
2162       contained in the stream formatting classes (e.g., setting up callbacks
2163       inside an <code>std::ofstream</code>), you need to guard such accesses
2164       like any other critical shared resource.
2165    </para>
2166     </section>
2168     <section xml:id="concurrency.io.future" xreflabel="Future"><info><title>Future</title></info>
2170    <para> A
2171       second choice may be available for I/O implementations:  libio.  This is
2172       disabled by default, and in fact will not currently work due to other
2173       issues.  It will be revisited, however.
2174    </para>
2175    <para>The libio code is a subset of the guts of the GNU libc (glibc) I/O
2176       implementation.  When libio is in use, the <code>__basic_file</code>
2177       type is basically derived from FILE.  (The real situation is more
2178       complex than that... it's derived from an internal type used to
2179       implement FILE.  See libio/libioP.h to see scary things done with
2180       vtbls.)  The result is that there is no "layer" of C stdio
2181       to go through; the filebuf makes calls directly into the same
2182       functions used to implement <code>fread</code>, <code>fwrite</code>,
2183       and so forth, using internal data structures.  (And when I say
2184       "makes calls directly," I mean the function is literally
2185       replaced by a jump into an internal function.  Fast but frightening.
2186       *grin*)
2187    </para>
2188    <para>Also, the libio internal locks are used.  This requires pulling in
2189       large chunks of glibc, such as a pthreads implementation, and is one
2190       of the issues preventing widespread use of libio as the libstdc++
2191       cstdio implementation.
2192    </para>
2193    <para>But we plan to make this work, at least as an option if not a future
2194       default.  Platforms running a copy of glibc with a recent-enough
2195       version will see calls from libstdc++ directly into the glibc already
2196       installed.  For other platforms, a copy of the libio subsection will
2197       be built and included in libstdc++.
2198    </para>
2199     </section>
2201     <section xml:id="concurrency.io.alt" xreflabel="Alt"><info><title>Alternatives</title></info>
2203    <para>Don't forget that other cstdio implementations are possible.  You could
2204       easily write one to perform your own forms of locking, to solve your
2205       "interesting" problems.
2206    </para>
2207     </section>
2209     </section>
2211     <section xml:id="manual.intro.using.concurrency.containers" xreflabel="Containers"><info><title>Containers</title></info>
2214    <para>This section discusses issues surrounding the design of
2215       multithreaded applications which use Standard C++ containers.
2216       All information in this section is current as of the gcc 3.0
2217       release and all later point releases.  Although earlier gcc
2218       releases had a different approach to threading configuration and
2219       proper compilation, the basic code design rules presented here
2220       were similar.  For information on all other aspects of
2221       multithreading as it relates to libstdc++, including details on
2222       the proper compilation of threaded code (and compatibility between
2223       threaded and non-threaded code), see Chapter 17.
2224    </para>
2225    <para>Two excellent pages to read when working with the Standard C++
2226       containers and threads are
2227       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://web.archive.org/web/20171225062613/http://www.sgi.com/tech/stl/thread_safety.html">SGI's
2228       https://web.archive.org/web/20171225062613/http://www.sgi.com/tech/stl/thread_safety.html</link> and
2229       <link xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://web.archive.org/web/20171225062613/http://www.sgi.com/tech/stl/Allocators.html">SGI's
2230       https://web.archive.org/web/20171225062613/http://www.sgi.com/tech/stl/Allocators.html</link>.
2231    </para>
2232    <para><emphasis>However, please ignore all discussions about the user-level
2233       configuration of the lock implementation inside the STL
2234       container-memory allocator on those pages.  For the sake of this
2235       discussion, libstdc++ configures the SGI STL implementation,
2236       not you.  This is quite different from how gcc pre-3.0 worked.
2237       In particular, past advice was for people using g++ to
2238       explicitly define _PTHREADS or other macros or port-specific
2239       compilation options on the command line to get a thread-safe
2240       STL.  This is no longer required for any port and should no
2241       longer be done unless you really know what you are doing and
2242       assume all responsibility.</emphasis>
2243    </para>
2244    <para>Since the container implementation of libstdc++ uses the SGI
2245       code, we use the same definition of thread safety as SGI when
2246       discussing design.  A key point that beginners may miss is the
2247       fourth major paragraph of the first page mentioned above
2248       (<emphasis>For most clients...</emphasis>), which points out that
2249       locking must nearly always be done outside the container, by
2250       client code (that'd be you, not us).  There is a notable
2251       exceptions to this rule.  Allocators called while a container or
2252       element is constructed uses an internal lock obtained and
2253       released solely within libstdc++ code (in fact, this is the
2254       reason STL requires any knowledge of the thread configuration).
2255    </para>
2256    <para>For implementing a container which does its own locking, it is
2257       trivial to provide a wrapper class which obtains the lock (as
2258       SGI suggests), performs the container operation, and then
2259       releases the lock.  This could be templatized <emphasis>to a certain
2260       extent</emphasis>, on the underlying container and/or a locking
2261       mechanism.  Trying to provide a catch-all general template
2262       solution would probably be more trouble than it's worth.
2263    </para>
2264    <para>The library implementation may be configured to use the
2265       high-speed caching memory allocator, which complicates thread
2266       safety issues. For all details about how to globally override
2267       this at application run-time
2268       see <link linkend="manual.intro.using.macros">here</link>. Also
2269       useful are details
2270       on <link linkend="std.util.memory.allocator">allocator</link>
2271       options and capabilities.
2272    </para>
2274     </section>
2275 </section>
2277 <!-- Section 0x : Exception policies, expectations, topics -->
2278 <xi:include xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude" parse="xml" href="using_exceptions.xml">
2279 </xi:include>
2281 <!-- Section 0x : Debug -->
2282 <xi:include xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude" parse="xml" href="debug.xml">
2283 </xi:include>
2285 </chapter>