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Update `clang-format -help` output in clang-format docs.
[clang] / docs / UsersManual.rst
1 ============================
2 Clang Compiler User's Manual
3 ============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 The Clang Compiler is an open-source compiler for the C family of
12 programming languages, aiming to be the best in class implementation of
13 these languages. Clang builds on the LLVM optimizer and code generator,
14 allowing it to provide high-quality optimization and code generation
15 support for many targets. For more general information, please see the
16 `Clang Web Site <http://clang.llvm.org>`_ or the `LLVM Web
17 Site <http://llvm.org>`_.
18
19 This document describes important notes about using Clang as a compiler
20 for an end-user, documenting the supported features, command line
21 options, etc. If you are interested in using Clang to build a tool that
22 processes code, please see :doc:`InternalsManual`. If you are interested in the
23 `Clang Static Analyzer <http://clang-analyzer.llvm.org>`_, please see its web
24 page.
25
26 Clang is designed to support the C family of programming languages,
27 which includes :ref:`C <c>`, :ref:`Objective-C <objc>`, :ref:`C++ <cxx>`, and
28 :ref:`Objective-C++ <objcxx>` as well as many dialects of those. For
29 language-specific information, please see the corresponding language
30 specific section:
31
32 -  :ref:`C Language <c>`: K&R C, ANSI C89, ISO C90, ISO C94 (C89+AMD1), ISO
33    C99 (+TC1, TC2, TC3).
34 -  :ref:`Objective-C Language <objc>`: ObjC 1, ObjC 2, ObjC 2.1, plus
35    variants depending on base language.
36 -  :ref:`C++ Language <cxx>`
37 -  :ref:`Objective C++ Language <objcxx>`
38
39 In addition to these base languages and their dialects, Clang supports a
40 broad variety of language extensions, which are documented in the
41 corresponding language section. These extensions are provided to be
42 compatible with the GCC, Microsoft, and other popular compilers as well
43 as to improve functionality through Clang-specific features. The Clang
44 driver and language features are intentionally designed to be as
45 compatible with the GNU GCC compiler as reasonably possible, easing
46 migration from GCC to Clang. In most cases, code "just works".
47 Clang also provides an alternative driver, :ref:`clang-cl`, that is designed
48 to be compatible with the Visual C++ compiler, cl.exe.
49
50 In addition to language specific features, Clang has a variety of
51 features that depend on what CPU architecture or operating system is
52 being compiled for. Please see the :ref:`Target-Specific Features and
53 Limitations <target_features>` section for more details.
54
55 The rest of the introduction introduces some basic :ref:`compiler
56 terminology <terminology>` that is used throughout this manual and
57 contains a basic :ref:`introduction to using Clang <basicusage>` as a
58 command line compiler.
59
60 .. _terminology:
61
62 Terminology
63 -----------
64
65 Front end, parser, backend, preprocessor, undefined behavior,
66 diagnostic, optimizer
67
68 .. _basicusage:
69
70 Basic Usage
71 -----------
72
73 Intro to how to use a C compiler for newbies.
74
75 compile + link compile then link debug info enabling optimizations
76 picking a language to use, defaults to C11 by default. Autosenses based
77 on extension. using a makefile
78
79 Command Line Options
80 ====================
81
82 This section is generally an index into other sections. It does not go
83 into depth on the ones that are covered by other sections. However, the
84 first part introduces the language selection and other high level
85 options like :option:`-c`, :option:`-g`, etc.
86
87 Options to Control Error and Warning Messages
88 ---------------------------------------------
89
90 .. option:: -Werror
91
92   Turn warnings into errors.
93
94 .. This is in plain monospaced font because it generates the same label as
95 .. -Werror, and Sphinx complains.
96
97 ``-Werror=foo``
98
99   Turn warning "foo" into an error.
100
101 .. option:: -Wno-error=foo
102
103   Turn warning "foo" into an warning even if :option:`-Werror` is specified.
104
105 .. option:: -Wfoo
106
107   Enable warning "foo".
108
109 .. option:: -Wno-foo
110
111   Disable warning "foo".
112
113 .. option:: -w
114
115   Disable all diagnostics.
116
117 .. option:: -Weverything
118
119   :ref:`Enable all diagnostics. <diagnostics_enable_everything>`
120
121 .. option:: -pedantic
122
123   Warn on language extensions.
124
125 .. option:: -pedantic-errors
126
127   Error on language extensions.
128
129 .. option:: -Wsystem-headers
130
131   Enable warnings from system headers.
132
133 .. option:: -ferror-limit=123
134
135   Stop emitting diagnostics after 123 errors have been produced. The default is
136   20, and the error limit can be disabled with :option:`-ferror-limit=0`.
137
138 .. option:: -ftemplate-backtrace-limit=123
139
140   Only emit up to 123 template instantiation notes within the template
141   instantiation backtrace for a single warning or error. The default is 10, and
142   the limit can be disabled with :option:`-ftemplate-backtrace-limit=0`.
143
144 .. _cl_diag_formatting:
145
146 Formatting of Diagnostics
147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
148
149 Clang aims to produce beautiful diagnostics by default, particularly for
150 new users that first come to Clang. However, different people have
151 different preferences, and sometimes Clang is driven not by a human,
152 but by a program that wants consistent and easily parsable output. For
153 these cases, Clang provides a wide range of options to control the exact
154 output format of the diagnostics that it generates.
155
156 .. _opt_fshow-column:
157
158 **-f[no-]show-column**
159    Print column number in diagnostic.
160
161    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
162    prints the column number of a diagnostic. For example, when this is
163    enabled, Clang will print something like:
164
165    ::
166
167          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
168          #endif bad
169                 ^
170                 //
171
172    When this is disabled, Clang will print "test.c:28: warning..." with
173    no column number.
174
175    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
176    line; take care if your source contains multibyte characters.
177
178 .. _opt_fshow-source-location:
179
180 **-f[no-]show-source-location**
181    Print source file/line/column information in diagnostic.
182
183    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
184    prints the filename, line number and column number of a diagnostic.
185    For example, when this is enabled, Clang will print something like:
186
187    ::
188
189          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
190          #endif bad
191                 ^
192                 //
193
194    When this is disabled, Clang will not print the "test.c:28:8: "
195    part.
196
197 .. _opt_fcaret-diagnostics:
198
199 **-f[no-]caret-diagnostics**
200    Print source line and ranges from source code in diagnostic.
201    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
202    prints the source line, source ranges, and caret when emitting a
203    diagnostic. For example, when this is enabled, Clang will print
204    something like:
205
206    ::
207
208          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
209          #endif bad
210                 ^
211                 //
212
213 **-f[no-]color-diagnostics**
214    This option, which defaults to on when a color-capable terminal is
215    detected, controls whether or not Clang prints diagnostics in color.
216
217    When this option is enabled, Clang will use colors to highlight
218    specific parts of the diagnostic, e.g.,
219
220    .. nasty hack to not lose our dignity
221
222    .. raw:: html
223
224        <pre>
225          <b><span style="color:black">test.c:28:8: <span style="color:magenta">warning</span>: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]</span></b>
226          #endif bad
227                 <span style="color:green">^</span>
228                 <span style="color:green">//</span>
229        </pre>
230
231    When this is disabled, Clang will just print:
232
233    ::
234
235          test.c:2:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
236          #endif bad
237                 ^
238                 //
239
240 **-fansi-escape-codes**
241    Controls whether ANSI escape codes are used instead of the Windows Console
242    API to output colored diagnostics. This option is only used on Windows and
243    defaults to off.
244
245 .. option:: -fdiagnostics-format=clang/msvc/vi
246
247    Changes diagnostic output format to better match IDEs and command line tools.
248
249    This option controls the output format of the filename, line number,
250    and column printed in diagnostic messages. The options, and their
251    affect on formatting a simple conversion diagnostic, follow:
252
253    **clang** (default)
254        ::
255
256            t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
257
258    **msvc**
259        ::
260
261            t.c(3,11) : warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
262
263    **vi**
264        ::
265
266            t.c +3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
267
268 .. _opt_fdiagnostics-show-option:
269
270 **-f[no-]diagnostics-show-option**
271    Enable ``[-Woption]`` information in diagnostic line.
272
273    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
274    prints the associated :ref:`warning group <cl_diag_warning_groups>`
275    option name when outputting a warning diagnostic. For example, in
276    this output:
277
278    ::
279
280          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
281          #endif bad
282                 ^
283                 //
284
285    Passing **-fno-diagnostics-show-option** will prevent Clang from
286    printing the [:ref:`-Wextra-tokens <opt_Wextra-tokens>`] information in
287    the diagnostic. This information tells you the flag needed to enable
288    or disable the diagnostic, either from the command line or through
289    :ref:`#pragma GCC diagnostic <pragma_GCC_diagnostic>`.
290
291 .. _opt_fdiagnostics-show-category:
292
293 .. option:: -fdiagnostics-show-category=none/id/name
294
295    Enable printing category information in diagnostic line.
296
297    This option, which defaults to "none", controls whether or not Clang
298    prints the category associated with a diagnostic when emitting it.
299    Each diagnostic may or many not have an associated category, if it
300    has one, it is listed in the diagnostic categorization field of the
301    diagnostic line (in the []'s).
302
303    For example, a format string warning will produce these three
304    renditions based on the setting of this option:
305
306    ::
307
308          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat]
309          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat,1]
310          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat,Format String]
311
312    This category can be used by clients that want to group diagnostics
313    by category, so it should be a high level category. We want dozens
314    of these, not hundreds or thousands of them.
315
316 .. _opt_fdiagnostics-fixit-info:
317
318 **-f[no-]diagnostics-fixit-info**
319    Enable "FixIt" information in the diagnostics output.
320
321    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
322    prints the information on how to fix a specific diagnostic
323    underneath it when it knows. For example, in this output:
324
325    ::
326
327          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
328          #endif bad
329                 ^
330                 //
331
332    Passing **-fno-diagnostics-fixit-info** will prevent Clang from
333    printing the "//" line at the end of the message. This information
334    is useful for users who may not understand what is wrong, but can be
335    confusing for machine parsing.
336
337 .. _opt_fdiagnostics-print-source-range-info:
338
339 **-fdiagnostics-print-source-range-info**
340    Print machine parsable information about source ranges.
341    This option makes Clang print information about source ranges in a machine
342    parsable format after the file/line/column number information. The
343    information is a simple sequence of brace enclosed ranges, where each range
344    lists the start and end line/column locations. For example, in this output:
345
346    ::
347
348        exprs.c:47:15:{47:8-47:14}{47:17-47:24}: error: invalid operands to binary expression ('int *' and '_Complex float')
349           P = (P-42) + Gamma*4;
350               ~~~~~~ ^ ~~~~~~~
351
352    The {}'s are generated by -fdiagnostics-print-source-range-info.
353
354    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
355    line; take care if your source contains multibyte characters.
356
357 .. option:: -fdiagnostics-parseable-fixits
358
359    Print Fix-Its in a machine parseable form.
360
361    This option makes Clang print available Fix-Its in a machine
362    parseable format at the end of diagnostics. The following example
363    illustrates the format:
364
365    ::
366
367         fix-it:"t.cpp":{7:25-7:29}:"Gamma"
368
369    The range printed is a half-open range, so in this example the
370    characters at column 25 up to but not including column 29 on line 7
371    in t.cpp should be replaced with the string "Gamma". Either the
372    range or the replacement string may be empty (representing strict
373    insertions and strict erasures, respectively). Both the file name
374    and the insertion string escape backslash (as "\\\\"), tabs (as
375    "\\t"), newlines (as "\\n"), double quotes(as "\\"") and
376    non-printable characters (as octal "\\xxx").
377
378    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
379    line; take care if your source contains multibyte characters.
380
381 .. option:: -fno-elide-type
382
383    Turns off elision in template type printing.
384
385    The default for template type printing is to elide as many template
386    arguments as possible, removing those which are the same in both
387    template types, leaving only the differences. Adding this flag will
388    print all the template arguments. If supported by the terminal,
389    highlighting will still appear on differing arguments.
390
391    Default:
392
393    ::
394
395        t.cc:4:5: note: candidate function not viable: no known conversion from 'vector<map<[...], map<float, [...]>>>' to 'vector<map<[...], map<double, [...]>>>' for 1st argument;
396
397    -fno-elide-type:
398
399    ::
400
401        t.cc:4:5: note: candidate function not viable: no known conversion from 'vector<map<int, map<float, int>>>' to 'vector<map<int, map<double, int>>>' for 1st argument;
402
403 .. option:: -fdiagnostics-show-template-tree
404
405    Template type diffing prints a text tree.
406
407    For diffing large templated types, this option will cause Clang to
408    display the templates as an indented text tree, one argument per
409    line, with differences marked inline. This is compatible with
410    -fno-elide-type.
411
412    Default:
413
414    ::
415
416        t.cc:4:5: note: candidate function not viable: no known conversion from 'vector<map<[...], map<float, [...]>>>' to 'vector<map<[...], map<double, [...]>>>' for 1st argument;
417
418    With :option:`-fdiagnostics-show-template-tree`:
419
420    ::
421
422        t.cc:4:5: note: candidate function not viable: no known conversion for 1st argument;
423          vector<
424            map<
425              [...],
426              map<
427                [float != double],
428                [...]>>>
429
430 .. _cl_diag_warning_groups:
431
432 Individual Warning Groups
433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
434
435 TODO: Generate this from tblgen. Define one anchor per warning group.
436
437 .. _opt_wextra-tokens:
438
439 .. option:: -Wextra-tokens
440
441    Warn about excess tokens at the end of a preprocessor directive.
442
443    This option, which defaults to on, enables warnings about extra
444    tokens at the end of preprocessor directives. For example:
445
446    ::
447
448          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
449          #endif bad
450                 ^
451
452    These extra tokens are not strictly conforming, and are usually best
453    handled by commenting them out.
454
455 .. option:: -Wambiguous-member-template
456
457    Warn about unqualified uses of a member template whose name resolves to
458    another template at the location of the use.
459
460    This option, which defaults to on, enables a warning in the
461    following code:
462
463    ::
464
465        template<typename T> struct set{};
466        template<typename T> struct trait { typedef const T& type; };
467        struct Value {
468          template<typename T> void set(typename trait<T>::type value) {}
469        };
470        void foo() {
471          Value v;
472          v.set<double>(3.2);
473        }
474
475    C++ [basic.lookup.classref] requires this to be an error, but,
476    because it's hard to work around, Clang downgrades it to a warning
477    as an extension.
478
479 .. option:: -Wbind-to-temporary-copy
480
481    Warn about an unusable copy constructor when binding a reference to a
482    temporary.
483
484    This option enables warnings about binding a
485    reference to a temporary when the temporary doesn't have a usable
486    copy constructor. For example:
487
488    ::
489
490          struct NonCopyable {
491            NonCopyable();
492          private:
493            NonCopyable(const NonCopyable&);
494          };
495          void foo(const NonCopyable&);
496          void bar() {
497            foo(NonCopyable());  // Disallowed in C++98; allowed in C++11.
498          }
499
500    ::
501
502          struct NonCopyable2 {
503            NonCopyable2();
504            NonCopyable2(NonCopyable2&);
505          };
506          void foo(const NonCopyable2&);
507          void bar() {
508            foo(NonCopyable2());  // Disallowed in C++98; allowed in C++11.
509          }
510
511    Note that if ``NonCopyable2::NonCopyable2()`` has a default argument
512    whose instantiation produces a compile error, that error will still
513    be a hard error in C++98 mode even if this warning is turned off.
514
515 Options to Control Clang Crash Diagnostics
516 ------------------------------------------
517
518 As unbelievable as it may sound, Clang does crash from time to time.
519 Generally, this only occurs to those living on the `bleeding
520 edge <http://llvm.org/releases/download.html#svn>`_. Clang goes to great
521 lengths to assist you in filing a bug report. Specifically, Clang
522 generates preprocessed source file(s) and associated run script(s) upon
523 a crash. These files should be attached to a bug report to ease
524 reproducibility of the failure. Below are the command line options to
525 control the crash diagnostics.
526
527 .. option:: -fno-crash-diagnostics
528
529   Disable auto-generation of preprocessed source files during a clang crash.
530
531 The -fno-crash-diagnostics flag can be helpful for speeding the process
532 of generating a delta reduced test case.
533
534 Options to Emit Optimization Reports
535 ------------------------------------
536
537 Optimization reports trace, at a high-level, all the major decisions
538 done by compiler transformations. For instance, when the inliner
539 decides to inline function ``foo()`` into ``bar()``, or the loop unroller
540 decides to unroll a loop N times, or the vectorizer decides to
541 vectorize a loop body.
542
543 Clang offers a family of flags which the optimizers can use to emit
544 a diagnostic in three cases:
545
546 1. When the pass makes a transformation (:option:`-Rpass`).
547
548 2. When the pass fails to make a transformation (:option:`-Rpass-missed`).
549
550 3. When the pass determines whether or not to make a transformation
551    (:option:`-Rpass-analysis`).
552
553 NOTE: Although the discussion below focuses on :option:`-Rpass`, the exact
554 same options apply to :option:`-Rpass-missed` and :option:`-Rpass-analysis`.
555
556 Since there are dozens of passes inside the compiler, each of these flags
557 take a regular expression that identifies the name of the pass which should
558 emit the associated diagnostic. For example, to get a report from the inliner,
559 compile the code with:
560
561 .. code-block:: console
562
563    $ clang -O2 -Rpass=inline code.cc -o code
564    code.cc:4:25: remark: foo inlined into bar [-Rpass=inline]
565    int bar(int j) { return foo(j, j - 2); }
566                            ^
567
568 Note that remarks from the inliner are identified with `[-Rpass=inline]`.
569 To request a report from every optimization pass, you should use
570 :option:`-Rpass=.*` (in fact, you can use any valid POSIX regular
571 expression). However, do not expect a report from every transformation
572 made by the compiler. Optimization remarks do not really make sense
573 outside of the major transformations (e.g., inlining, vectorization,
574 loop optimizations) and not every optimization pass supports this
575 feature.
576
577 Current limitations
578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
579
580 1. Optimization remarks that refer to function names will display the
581    mangled name of the function. Since these remarks are emitted by the
582    back end of the compiler, it does not know anything about the input
583    language, nor its mangling rules.
584
585 2. Some source locations are not displayed correctly. The front end has
586    a more detailed source location tracking than the locations included
587    in the debug info (e.g., the front end can locate code inside macro
588    expansions). However, the locations used by :option:`-Rpass` are
589    translated from debug annotations. That translation can be lossy,
590    which results in some remarks having no location information.
591
592 Other Options
593 -------------
594 Clang options that that don't fit neatly into other categories.
595
596 .. option:: -MV
597
598   When emitting a dependency file, use formatting conventions appropriate
599   for NMake or Jom. Ignored unless another option causes Clang to emit a
600   dependency file.
601
602 When Clang emits a dependency file (e.g., you supplied the -M option)
603 most filenames can be written to the file without any special formatting.
604 Different Make tools will treat different sets of characters as "special"
605 and use different conventions for telling the Make tool that the character
606 is actually part of the filename. Normally Clang uses backslash to "escape"
607 a special character, which is the convention used by GNU Make. The -MV
608 option tells Clang to put double-quotes around the entire filename, which
609 is the convention used by NMake and Jom.
610
611
612 Language and Target-Independent Features
613 ========================================
614
615 Controlling Errors and Warnings
616 -------------------------------
617
618 Clang provides a number of ways to control which code constructs cause
619 it to emit errors and warning messages, and how they are displayed to
620 the console.
621
622 Controlling How Clang Displays Diagnostics
623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
624
625 When Clang emits a diagnostic, it includes rich information in the
626 output, and gives you fine-grain control over which information is
627 printed. Clang has the ability to print this information, and these are
628 the options that control it:
629
630 #. A file/line/column indicator that shows exactly where the diagnostic
631    occurs in your code [:ref:`-fshow-column <opt_fshow-column>`,
632    :ref:`-fshow-source-location <opt_fshow-source-location>`].
633 #. A categorization of the diagnostic as a note, warning, error, or
634    fatal error.
635 #. A text string that describes what the problem is.
636 #. An option that indicates how to control the diagnostic (for
637    diagnostics that support it)
638    [:ref:`-fdiagnostics-show-option <opt_fdiagnostics-show-option>`].
639 #. A :ref:`high-level category <diagnostics_categories>` for the diagnostic
640    for clients that want to group diagnostics by class (for diagnostics
641    that support it)
642    [:ref:`-fdiagnostics-show-category <opt_fdiagnostics-show-category>`].
643 #. The line of source code that the issue occurs on, along with a caret
644    and ranges that indicate the important locations
645    [:ref:`-fcaret-diagnostics <opt_fcaret-diagnostics>`].
646 #. "FixIt" information, which is a concise explanation of how to fix the
647    problem (when Clang is certain it knows)
648    [:ref:`-fdiagnostics-fixit-info <opt_fdiagnostics-fixit-info>`].
649 #. A machine-parsable representation of the ranges involved (off by
650    default)
651    [:ref:`-fdiagnostics-print-source-range-info <opt_fdiagnostics-print-source-range-info>`].
652
653 For more information please see :ref:`Formatting of
654 Diagnostics <cl_diag_formatting>`.
655
656 Diagnostic Mappings
657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
658
659 All diagnostics are mapped into one of these 6 classes:
660
661 -  Ignored
662 -  Note
663 -  Remark
664 -  Warning
665 -  Error
666 -  Fatal
667
668 .. _diagnostics_categories:
669
670 Diagnostic Categories
671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
672
673 Though not shown by default, diagnostics may each be associated with a
674 high-level category. This category is intended to make it possible to
675 triage builds that produce a large number of errors or warnings in a
676 grouped way.
677
678 Categories are not shown by default, but they can be turned on with the
679 :ref:`-fdiagnostics-show-category <opt_fdiagnostics-show-category>` option.
680 When set to "``name``", the category is printed textually in the
681 diagnostic output. When it is set to "``id``", a category number is
682 printed. The mapping of category names to category id's can be obtained
683 by running '``clang   --print-diagnostic-categories``'.
684
685 Controlling Diagnostics via Command Line Flags
686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
687
688 TODO: -W flags, -pedantic, etc
689
690 .. _pragma_gcc_diagnostic:
691
692 Controlling Diagnostics via Pragmas
693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
694
695 Clang can also control what diagnostics are enabled through the use of
696 pragmas in the source code. This is useful for turning off specific
697 warnings in a section of source code. Clang supports GCC's pragma for
698 compatibility with existing source code, as well as several extensions.
699
700 The pragma may control any warning that can be used from the command
701 line. Warnings may be set to ignored, warning, error, or fatal. The
702 following example code will tell Clang or GCC to ignore the -Wall
703 warnings:
704
705 .. code-block:: c
706
707   #pragma GCC diagnostic ignored "-Wall"
708
709 In addition to all of the functionality provided by GCC's pragma, Clang
710 also allows you to push and pop the current warning state. This is
711 particularly useful when writing a header file that will be compiled by
712 other people, because you don't know what warning flags they build with.
713
714 In the below example :option:`-Wmultichar` is ignored for only a single line of
715 code, after which the diagnostics return to whatever state had previously
716 existed.
717
718 .. code-block:: c
719
720   #pragma clang diagnostic push
721   #pragma clang diagnostic ignored "-Wmultichar"
722
723   char b = 'df'; // no warning.
724
725   #pragma clang diagnostic pop
726
727 The push and pop pragmas will save and restore the full diagnostic state
728 of the compiler, regardless of how it was set. That means that it is
729 possible to use push and pop around GCC compatible diagnostics and Clang
730 will push and pop them appropriately, while GCC will ignore the pushes
731 and pops as unknown pragmas. It should be noted that while Clang
732 supports the GCC pragma, Clang and GCC do not support the exact same set
733 of warnings, so even when using GCC compatible #pragmas there is no
734 guarantee that they will have identical behaviour on both compilers.
735
736 In addition to controlling warnings and errors generated by the compiler, it is
737 possible to generate custom warning and error messages through the following
738 pragmas:
739
740 .. code-block:: c
741
742   // The following will produce warning messages
743   #pragma message "some diagnostic message"
744   #pragma GCC warning "TODO: replace deprecated feature"
745
746   // The following will produce an error message
747   #pragma GCC error "Not supported"
748
749 These pragmas operate similarly to the ``#warning`` and ``#error`` preprocessor
750 directives, except that they may also be embedded into preprocessor macros via
751 the C99 ``_Pragma`` operator, for example:
752
753 .. code-block:: c
754
755   #define STR(X) #X
756   #define DEFER(M,...) M(__VA_ARGS__)
757   #define CUSTOM_ERROR(X) _Pragma(STR(GCC error(X " at line " DEFER(STR,__LINE__))))
758
759   CUSTOM_ERROR("Feature not available");
760
761 Controlling Diagnostics in System Headers
762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
763
764 Warnings are suppressed when they occur in system headers. By default,
765 an included file is treated as a system header if it is found in an
766 include path specified by ``-isystem``, but this can be overridden in
767 several ways.
768
769 The ``system_header`` pragma can be used to mark the current file as
770 being a system header. No warnings will be produced from the location of
771 the pragma onwards within the same file.
772
773 .. code-block:: c
774
775   char a = 'xy'; // warning
776
777   #pragma clang system_header
778
779   char b = 'ab'; // no warning
780
781 The :option:`--system-header-prefix=` and :option:`--no-system-header-prefix=`
782 command-line arguments can be used to override whether subsets of an include
783 path are treated as system headers. When the name in a ``#include`` directive
784 is found within a header search path and starts with a system prefix, the
785 header is treated as a system header. The last prefix on the
786 command-line which matches the specified header name takes precedence.
787 For instance:
788
789 .. code-block:: console
790
791   $ clang -Ifoo -isystem bar --system-header-prefix=x/ \
792       --no-system-header-prefix=x/y/
793
794 Here, ``#include "x/a.h"`` is treated as including a system header, even
795 if the header is found in ``foo``, and ``#include "x/y/b.h"`` is treated
796 as not including a system header, even if the header is found in
797 ``bar``.
798
799 A ``#include`` directive which finds a file relative to the current
800 directory is treated as including a system header if the including file
801 is treated as a system header.
802
803 .. _diagnostics_enable_everything:
804
805 Enabling All Diagnostics
806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
807
808 In addition to the traditional ``-W`` flags, one can enable **all**
809 diagnostics by passing :option:`-Weverything`. This works as expected
810 with
811 :option:`-Werror`, and also includes the warnings from :option:`-pedantic`.
812
813 Note that when combined with :option:`-w` (which disables all warnings), that
814 flag wins.
815
816 Controlling Static Analyzer Diagnostics
817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
818
819 While not strictly part of the compiler, the diagnostics from Clang's
820 `static analyzer <http://clang-analyzer.llvm.org>`_ can also be
821 influenced by the user via changes to the source code. See the available
822 `annotations <http://clang-analyzer.llvm.org/annotations.html>`_ and the
823 analyzer's `FAQ
824 page <http://clang-analyzer.llvm.org/faq.html#exclude_code>`_ for more
825 information.
826
827 .. _usersmanual-precompiled-headers:
828
829 Precompiled Headers
830 -------------------
831
832 `Precompiled headers <http://en.wikipedia.org/wiki/Precompiled_header>`__
833 are a general approach employed by many compilers to reduce compilation
834 time. The underlying motivation of the approach is that it is common for
835 the same (and often large) header files to be included by multiple
836 source files. Consequently, compile times can often be greatly improved
837 by caching some of the (redundant) work done by a compiler to process
838 headers. Precompiled header files, which represent one of many ways to
839 implement this optimization, are literally files that represent an
840 on-disk cache that contains the vital information necessary to reduce
841 some of the work needed to process a corresponding header file. While
842 details of precompiled headers vary between compilers, precompiled
843 headers have been shown to be highly effective at speeding up program
844 compilation on systems with very large system headers (e.g., Mac OS X).
845
846 Generating a PCH File
847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
848
849 To generate a PCH file using Clang, one invokes Clang with the
850 :option:`-x <language>-header` option. This mirrors the interface in GCC
851 for generating PCH files:
852
853 .. code-block:: console
854
855   $ gcc -x c-header test.h -o test.h.gch
856   $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
857
858 Using a PCH File
859 ^^^^^^^^^^^^^^^^
860
861 A PCH file can then be used as a prefix header when a :option:`-include`
862 option is passed to ``clang``:
863
864 .. code-block:: console
865
866   $ clang -include test.h test.c -o test
867
868 The ``clang`` driver will first check if a PCH file for ``test.h`` is
869 available; if so, the contents of ``test.h`` (and the files it includes)
870 will be processed from the PCH file. Otherwise, Clang falls back to
871 directly processing the content of ``test.h``. This mirrors the behavior
872 of GCC.
873
874 .. note::
875
876   Clang does *not* automatically use PCH files for headers that are directly
877   included within a source file. For example:
878
879   .. code-block:: console
880
881     $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
882     $ cat test.c
883     #include "test.h"
884     $ clang test.c -o test
885
886   In this example, ``clang`` will not automatically use the PCH file for
887   ``test.h`` since ``test.h`` was included directly in the source file and not
888   specified on the command line using :option:`-include`.
889
890 Relocatable PCH Files
891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
892
893 It is sometimes necessary to build a precompiled header from headers
894 that are not yet in their final, installed locations. For example, one
895 might build a precompiled header within the build tree that is then
896 meant to be installed alongside the headers. Clang permits the creation
897 of "relocatable" precompiled headers, which are built with a given path
898 (into the build directory) and can later be used from an installed
899 location.
900
901 To build a relocatable precompiled header, place your headers into a
902 subdirectory whose structure mimics the installed location. For example,
903 if you want to build a precompiled header for the header ``mylib.h``
904 that will be installed into ``/usr/include``, create a subdirectory
905 ``build/usr/include`` and place the header ``mylib.h`` into that
906 subdirectory. If ``mylib.h`` depends on other headers, then they can be
907 stored within ``build/usr/include`` in a way that mimics the installed
908 location.
909
910 Building a relocatable precompiled header requires two additional
911 arguments. First, pass the ``--relocatable-pch`` flag to indicate that
912 the resulting PCH file should be relocatable. Second, pass
913 :option:`-isysroot /path/to/build`, which makes all includes for your library
914 relative to the build directory. For example:
915
916 .. code-block:: console
917
918   # clang -x c-header --relocatable-pch -isysroot /path/to/build /path/to/build/mylib.h mylib.h.pch
919
920 When loading the relocatable PCH file, the various headers used in the
921 PCH file are found from the system header root. For example, ``mylib.h``
922 can be found in ``/usr/include/mylib.h``. If the headers are installed
923 in some other system root, the :option:`-isysroot` option can be used provide
924 a different system root from which the headers will be based. For
925 example, :option:`-isysroot /Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk` will look for
926 ``mylib.h`` in ``/Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk/usr/include/mylib.h``.
927
928 Relocatable precompiled headers are intended to be used in a limited
929 number of cases where the compilation environment is tightly controlled
930 and the precompiled header cannot be generated after headers have been
931 installed.
932
933 .. _controlling-code-generation:
934
935 Controlling Code Generation
936 ---------------------------
937
938 Clang provides a number of ways to control code generation. The options
939 are listed below.
940
941 **-f[no-]sanitize=check1,check2,...**
942    Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
943    behavior.
944
945    This option controls whether Clang adds runtime checks for various
946    forms of undefined or suspicious behavior, and is disabled by
947    default. If a check fails, a diagnostic message is produced at
948    runtime explaining the problem. The main checks are:
949
950    -  .. _opt_fsanitize_address:
951
952       ``-fsanitize=address``:
953       :doc:`AddressSanitizer`, a memory error
954       detector.
955    -  ``-fsanitize=integer``: Enables checks for undefined or
956       suspicious integer behavior.
957    -  .. _opt_fsanitize_thread:
958
959       ``-fsanitize=thread``: :doc:`ThreadSanitizer`, a data race detector.
960    -  .. _opt_fsanitize_memory:
961
962       ``-fsanitize=memory``: :doc:`MemorySanitizer`,
963       an *experimental* detector of uninitialized reads. Not ready for
964       widespread use.
965    -  .. _opt_fsanitize_undefined:
966
967       ``-fsanitize=undefined``: Fast and compatible undefined behavior
968       checker. Enables the undefined behavior checks that have small
969       runtime cost and no impact on address space layout or ABI. This
970       includes all of the checks listed below other than
971       ``unsigned-integer-overflow``.
972
973    -  ``-fsanitize=undefined-trap``: This is a deprecated alias for
974       ``-fsanitize=undefined``.
975
976    -  ``-fsanitize=dataflow``: :doc:`DataFlowSanitizer`, a general data
977       flow analysis.
978    -  ``-fsanitize=cfi``: :doc:`control flow integrity <ControlFlowIntegrity>`
979       checks. Requires ``-flto``.
980    -  ``-fsanitize=safe-stack``: :doc:`safe stack <SafeStack>`
981       protection against stack-based memory corruption errors.
982
983    The following more fine-grained checks are also available:
984
985    -  ``-fsanitize=alignment``: Use of a misaligned pointer or creation
986       of a misaligned reference.
987    -  ``-fsanitize=bool``: Load of a ``bool`` value which is neither
988       ``true`` nor ``false``.
989    -  ``-fsanitize=bounds``: Out of bounds array indexing, in cases
990       where the array bound can be statically determined.
991    -  ``-fsanitize=cfi-cast-strict``: Enables :ref:`strict cast checks
992       <cfi-strictness>`.
993    -  ``-fsanitize=cfi-derived-cast``: Base-to-derived cast to the wrong
994       dynamic type. Requires ``-flto``.
995    -  ``-fsanitize=cfi-unrelated-cast``: Cast from ``void*`` or another
996       unrelated type to the wrong dynamic type. Requires ``-flto``.
997    -  ``-fsanitize=cfi-nvcall``: Non-virtual call via an object whose vptr is of
998       the wrong dynamic type. Requires ``-flto``.
999    -  ``-fsanitize=cfi-vcall``: Virtual call via an object whose vptr is of the
1000       wrong dynamic type. Requires ``-flto``.
1001    -  ``-fsanitize=enum``: Load of a value of an enumerated type which
1002       is not in the range of representable values for that enumerated
1003       type.
1004    -  ``-fsanitize=float-cast-overflow``: Conversion to, from, or
1005       between floating-point types which would overflow the
1006       destination.
1007    -  ``-fsanitize=float-divide-by-zero``: Floating point division by
1008       zero.
1009    -  ``-fsanitize=function``: Indirect call of a function through a
1010       function pointer of the wrong type (Linux, C++ and x86/x86_64 only).
1011    -  ``-fsanitize=integer-divide-by-zero``: Integer division by zero.
1012    -  ``-fsanitize=nonnull-attribute``: Passing null pointer as a function
1013       parameter which is declared to never be null.
1014    -  ``-fsanitize=null``: Use of a null pointer or creation of a null
1015       reference.
1016    -  ``-fsanitize=object-size``: An attempt to use bytes which the
1017       optimizer can determine are not part of the object being
1018       accessed. The sizes of objects are determined using
1019       ``__builtin_object_size``, and consequently may be able to detect
1020       more problems at higher optimization levels.
1021    -  ``-fsanitize=return``: In C++, reaching the end of a
1022       value-returning function without returning a value.
1023    -  ``-fsanitize=returns-nonnull-attribute``: Returning null pointer
1024       from a function which is declared to never return null.
1025    -  ``-fsanitize=shift``: Shift operators where the amount shifted is
1026       greater or equal to the promoted bit-width of the left hand side
1027       or less than zero, or where the left hand side is negative. For a
1028       signed left shift, also checks for signed overflow in C, and for
1029       unsigned overflow in C++. You can use ``-fsanitize=shift-base`` or
1030       ``-fsanitize=shift-exponent`` to check only left-hand side or
1031       right-hand side of shift operation, respectively.
1032    -  ``-fsanitize=signed-integer-overflow``: Signed integer overflow,
1033       including all the checks added by ``-ftrapv``, and checking for
1034       overflow in signed division (``INT_MIN / -1``).
1035    -  ``-fsanitize=unreachable``: If control flow reaches
1036       ``__builtin_unreachable``.
1037    -  ``-fsanitize=unsigned-integer-overflow``: Unsigned integer
1038       overflows.
1039    -  ``-fsanitize=vla-bound``: A variable-length array whose bound
1040       does not evaluate to a positive value.
1041    -  ``-fsanitize=vptr``: Use of an object whose vptr indicates that
1042       it is of the wrong dynamic type, or that its lifetime has not
1043       begun or has ended. Incompatible with ``-fno-rtti``.
1044
1045    You can turn off or modify checks for certain source files, functions
1046    or even variables by providing a special file:
1047
1048    -  ``-fsanitize-blacklist=/path/to/blacklist/file``: disable or modify
1049       sanitizer checks for objects listed in the file. See
1050       :doc:`SanitizerSpecialCaseList` for file format description.
1051    -  ``-fno-sanitize-blacklist``: don't use blacklist file, if it was
1052       specified earlier in the command line.
1053
1054    Extra features of MemorySanitizer (require explicit
1055    ``-fsanitize=memory``):
1056
1057    -  ``-fsanitize-memory-track-origins[=level]``: Enables origin tracking in
1058       MemorySanitizer. Adds a second section to MemorySanitizer
1059       reports pointing to the heap or stack allocation the
1060       uninitialized bits came from. Slows down execution by additional
1061       1.5x-2x.
1062
1063       Possible values for level are 0 (off), 1, 2 (default). Level 2
1064       adds more sections to MemorySanitizer reports describing the
1065       order of memory stores the uninitialized value went
1066       through. This mode may use extra memory in programs that copy
1067       uninitialized memory a lot.
1068    -  ``-fsanitize-memory-use-after-dtor``: Enables use-after-destruction
1069       detection in MemorySanitizer. After invocation of the destructor,
1070       the object is considered no longer readable. Facilitates the
1071       detection of use-after-destroy bugs.
1072
1073       Setting the MSAN_OPTIONS=poison_in_dtor=1 enables the poisoning of
1074       memory at runtime. Any subsequent access to the destroyed object
1075       fails at runtime. This feature is still experimental, but this
1076       environment variable must be set to 1 in order for the above flag
1077       to have any effect.
1078
1079    The ``-fsanitize=`` argument must also be provided when linking, in
1080    order to link to the appropriate runtime library. When using
1081    ``-fsanitize=vptr`` (or a group that includes it, such as
1082    ``-fsanitize=undefined``) with a C++ program, the link must be
1083    performed by ``clang++``, not ``clang``, in order to link against the
1084    C++-specific parts of the runtime library.
1085
1086    It is not possible to combine more than one of the ``-fsanitize=address``,
1087    ``-fsanitize=thread``, and ``-fsanitize=memory`` checkers in the same
1088    program. The ``-fsanitize=undefined`` checks can only be combined with
1089    ``-fsanitize=address``.
1090
1091 **-f[no-]sanitize-recover=check1,check2,...**
1092
1093    Controls which checks enabled by ``-fsanitize=`` flag are non-fatal.
1094    If the check is fatal, program will halt after the first error
1095    of this kind is detected and error report is printed.
1096
1097    By default, non-fatal checks are those enabled by UndefinedBehaviorSanitizer,
1098    except for ``-fsanitize=return`` and ``-fsanitize=unreachable``. Some
1099    sanitizers (e.g. :doc:`AddressSanitizer`) may not support recovery,
1100    and always crash the program after the issue is detected.
1101
1102    Note that the ``-fsanitize-trap`` flag has precedence over this flag.
1103    This means that if a check has been configured to trap elsewhere on the
1104    command line, or if the check traps by default, this flag will not have
1105    any effect unless that sanitizer's trapping behavior is disabled with
1106    ``-fno-sanitize-trap``.
1107
1108    For example, if a command line contains the flags ``-fsanitize=undefined
1109    -fsanitize-trap=undefined``, the flag ``-fsanitize-recover=alignment``
1110    will have no effect on its own; it will need to be accompanied by
1111    ``-fno-sanitize-trap=alignment``.
1112
1113 **-f[no-]sanitize-trap=check1,check2,...**
1114
1115    Controls which checks enabled by the ``-fsanitize=`` flag trap. This
1116    option is intended for use in cases where the sanitizer runtime cannot
1117    be used (for instance, when building libc or a kernel module), or where
1118    the binary size increase caused by the sanitizer runtime is a concern.
1119
1120    This flag is only compatible with ``local-bounds``,
1121    ``unsigned-integer-overflow``, sanitizers in the ``cfi`` group and
1122    sanitizers in the ``undefined`` group other than ``vptr``. If this flag
1123    is supplied together with ``-fsanitize=undefined``, the ``vptr`` sanitizer
1124    will be implicitly disabled.
1125
1126    This flag is enabled by default for sanitizers in the ``cfi`` group.
1127
1128 **-f[no-]sanitize-coverage=[type,features,...]**
1129
1130    Enable simple code coverage in addition to certain sanitizers.
1131    See :doc:`SanitizerCoverage` for more details.
1132
1133 .. option:: -fsanitize-undefined-trap-on-error
1134
1135    Deprecated alias for ``-fsanitize-trap=undefined``.
1136
1137 .. option:: -fno-assume-sane-operator-new
1138
1139    Don't assume that the C++'s new operator is sane.
1140
1141    This option tells the compiler to do not assume that C++'s global
1142    new operator will always return a pointer that does not alias any
1143    other pointer when the function returns.
1144
1145 .. option:: -ftrap-function=[name]
1146
1147    Instruct code generator to emit a function call to the specified
1148    function name for ``__builtin_trap()``.
1149
1150    LLVM code generator translates ``__builtin_trap()`` to a trap
1151    instruction if it is supported by the target ISA. Otherwise, the
1152    builtin is translated into a call to ``abort``. If this option is
1153    set, then the code generator will always lower the builtin to a call
1154    to the specified function regardless of whether the target ISA has a
1155    trap instruction. This option is useful for environments (e.g.
1156    deeply embedded) where a trap cannot be properly handled, or when
1157    some custom behavior is desired.
1158
1159 .. option:: -ftls-model=[model]
1160
1161    Select which TLS model to use.
1162
1163    Valid values are: ``global-dynamic``, ``local-dynamic``,
1164    ``initial-exec`` and ``local-exec``. The default value is
1165    ``global-dynamic``. The compiler may use a different model if the
1166    selected model is not supported by the target, or if a more
1167    efficient model can be used. The TLS model can be overridden per
1168    variable using the ``tls_model`` attribute.
1169
1170 .. option:: -femulated-tls
1171
1172    Select emulated TLS model, which overrides all -ftls-model choices.
1173
1174    In emulated TLS mode, all access to TLS variables are converted to
1175    calls to __emutls_get_address in the runtime library.
1176
1177 .. option:: -mhwdiv=[values]
1178
1179    Select the ARM modes (arm or thumb) that support hardware division
1180    instructions.
1181
1182    Valid values are: ``arm``, ``thumb`` and ``arm,thumb``.
1183    This option is used to indicate which mode (arm or thumb) supports
1184    hardware division instructions. This only applies to the ARM
1185    architecture.
1186
1187 .. option:: -m[no-]crc
1188
1189    Enable or disable CRC instructions.
1190
1191    This option is used to indicate whether CRC instructions are to
1192    be generated. This only applies to the ARM architecture.
1193
1194    CRC instructions are enabled by default on ARMv8.
1195
1196 .. option:: -mgeneral-regs-only
1197
1198    Generate code which only uses the general purpose registers.
1199
1200    This option restricts the generated code to use general registers
1201    only. This only applies to the AArch64 architecture.
1202
1203 **-f[no-]max-unknown-pointer-align=[number]**
1204    Instruct the code generator to not enforce a higher alignment than the given
1205    number (of bytes) when accessing memory via an opaque pointer or reference.
1206    This cap is ignored when directly accessing a variable or when the pointee
1207    type has an explicit “aligned” attribute.
1208
1209    The value should usually be determined by the properties of the system allocator.
1210    Some builtin types, especially vector types, have very high natural alignments;
1211    when working with values of those types, Clang usually wants to use instructions
1212    that take advantage of that alignment.  However, many system allocators do
1213    not promise to return memory that is more than 8-byte or 16-byte-aligned.  Use
1214    this option to limit the alignment that the compiler can assume for an arbitrary
1215    pointer, which may point onto the heap.
1216
1217    This option does not affect the ABI alignment of types; the layout of structs and
1218    unions and the value returned by the alignof operator remain the same.
1219
1220    This option can be overridden on a case-by-case basis by putting an explicit
1221    “aligned” alignment on a struct, union, or typedef.  For example:
1222
1223    .. code-block:: console
1224
1225       #include <immintrin.h>
1226       // Make an aligned typedef of the AVX-512 16-int vector type.
1227       typedef __v16si __aligned_v16si __attribute__((aligned(64)));
1228
1229       void initialize_vector(__aligned_v16si *v) {
1230         // The compiler may assume that ‘v’ is 64-byte aligned, regardless of the
1231         // value of -fmax-unknown-pointer-align.
1232       }
1233
1234
1235 Profile Guided Optimization
1236 ---------------------------
1237
1238 Profile information enables better optimization. For example, knowing that a
1239 branch is taken very frequently helps the compiler make better decisions when
1240 ordering basic blocks. Knowing that a function ``foo`` is called more
1241 frequently than another function ``bar`` helps the inliner.
1242
1243 Clang supports profile guided optimization with two different kinds of
1244 profiling. A sampling profiler can generate a profile with very low runtime
1245 overhead, or you can build an instrumented version of the code that collects
1246 more detailed profile information. Both kinds of profiles can provide execution
1247 counts for instructions in the code and information on branches taken and
1248 function invocation.
1249
1250 Regardless of which kind of profiling you use, be careful to collect profiles
1251 by running your code with inputs that are representative of the typical
1252 behavior. Code that is not exercised in the profile will be optimized as if it
1253 is unimportant, and the compiler may make poor optimization choices for code
1254 that is disproportionately used while profiling.
1255
1256 Differences Between Sampling and Instrumentation
1257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1258
1259 Although both techniques are used for similar purposes, there are important
1260 differences between the two:
1261
1262 1. Profile data generated with one cannot be used by the other, and there is no
1263    conversion tool that can convert one to the other. So, a profile generated
1264    via ``-fprofile-instr-generate`` must be used with ``-fprofile-instr-use``.
1265    Similarly, sampling profiles generated by external profilers must be
1266    converted and used with ``-fprofile-sample-use``.
1267
1268 2. Instrumentation profile data can be used for code coverage analysis and
1269    optimization.
1270
1271 3. Sampling profiles can only be used for optimization. They cannot be used for
1272    code coverage analysis. Although it would be technically possible to use
1273    sampling profiles for code coverage, sample-based profiles are too
1274    coarse-grained for code coverage purposes; it would yield poor results.
1275
1276 4. Sampling profiles must be generated by an external tool. The profile
1277    generated by that tool must then be converted into a format that can be read
1278    by LLVM. The section on sampling profilers describes one of the supported
1279    sampling profile formats.
1280
1281
1282 Using Sampling Profilers
1283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1284
1285 Sampling profilers are used to collect runtime information, such as
1286 hardware counters, while your application executes. They are typically
1287 very efficient and do not incur a large runtime overhead. The
1288 sample data collected by the profiler can be used during compilation
1289 to determine what the most executed areas of the code are.
1290
1291 Using the data from a sample profiler requires some changes in the way
1292 a program is built. Before the compiler can use profiling information,
1293 the code needs to execute under the profiler. The following is the
1294 usual build cycle when using sample profilers for optimization:
1295
1296 1. Build the code with source line table information. You can use all the
1297    usual build flags that you always build your application with. The only
1298    requirement is that you add ``-gline-tables-only`` or ``-g`` to the
1299    command line. This is important for the profiler to be able to map
1300    instructions back to source line locations.
1301
1302    .. code-block:: console
1303
1304      $ clang++ -O2 -gline-tables-only code.cc -o code
1305
1306 2. Run the executable under a sampling profiler. The specific profiler
1307    you use does not really matter, as long as its output can be converted
1308    into the format that the LLVM optimizer understands. Currently, there
1309    exists a conversion tool for the Linux Perf profiler
1310    (https://perf.wiki.kernel.org/), so these examples assume that you
1311    are using Linux Perf to profile your code.
1312
1313    .. code-block:: console
1314
1315      $ perf record -b ./code
1316
1317    Note the use of the ``-b`` flag. This tells Perf to use the Last Branch
1318    Record (LBR) to record call chains. While this is not strictly required,
1319    it provides better call information, which improves the accuracy of
1320    the profile data.
1321
1322 3. Convert the collected profile data to LLVM's sample profile format.
1323    This is currently supported via the AutoFDO converter ``create_llvm_prof``.
1324    It is available at http://github.com/google/autofdo. Once built and
1325    installed, you can convert the ``perf.data`` file to LLVM using
1326    the command:
1327
1328    .. code-block:: console
1329
1330      $ create_llvm_prof --binary=./code --out=code.prof
1331
1332    This will read ``perf.data`` and the binary file ``./code`` and emit
1333    the profile data in ``code.prof``. Note that if you ran ``perf``
1334    without the ``-b`` flag, you need to use ``--use_lbr=false`` when
1335    calling ``create_llvm_prof``.
1336
1337 4. Build the code again using the collected profile. This step feeds
1338    the profile back to the optimizers. This should result in a binary
1339    that executes faster than the original one. Note that you are not
1340    required to build the code with the exact same arguments that you
1341    used in the first step. The only requirement is that you build the code
1342    with ``-gline-tables-only`` and ``-fprofile-sample-use``.
1343
1344    .. code-block:: console
1345
1346      $ clang++ -O2 -gline-tables-only -fprofile-sample-use=code.prof code.cc -o code
1347
1348
1349 Sample Profile Formats
1350 """"""""""""""""""""""
1351
1352 Since external profilers generate profile data in a variety of custom formats,
1353 the data generated by the profiler must be converted into a format that can be
1354 read by the backend. LLVM supports three different sample profile formats:
1355
1356 1. ASCII text. This is the easiest one to generate. The file is divided into
1357    sections, which correspond to each of the functions with profile
1358    information. The format is described below. It can also be generated from
1359    the binary or gcov formats using the ``llvm-profdata`` tool.
1360
1361 2. Binary encoding. This uses a more efficient encoding that yields smaller
1362    profile files. This is the format generated by the ``create_llvm_prof`` tool
1363    in http://github.com/google/autofdo.
1364
1365 3. GCC encoding. This is based on the gcov format, which is accepted by GCC. It
1366    is only interesting in environments where GCC and Clang co-exist. This
1367    encoding is only generated by the ``create_gcov`` tool in
1368    http://github.com/google/autofdo. It can be read by LLVM and
1369    ``llvm-profdata``, but it cannot be generated by either.
1370
1371 If you are using Linux Perf to generate sampling profiles, you can use the
1372 conversion tool ``create_llvm_prof`` described in the previous section.
1373 Otherwise, you will need to write a conversion tool that converts your
1374 profiler's native format into one of these three.
1375
1376
1377 Sample Profile Text Format
1378 """"""""""""""""""""""""""
1379
1380 This section describes the ASCII text format for sampling profiles. It is,
1381 arguably, the easiest one to generate. If you are interested in generating any
1382 of the other two, consult the ``ProfileData`` library in in LLVM's source tree
1383 (specifically, ``llvm/lib/ProfileData/SampleProfWriter.cpp``).
1384
1385 .. code-block:: console
1386
1387     function1:total_samples:total_head_samples
1388      offset1[.discriminator]: number_of_samples [fn1:num fn2:num ... ]
1389      offset2[.discriminator]: number_of_samples [fn3:num fn4:num ... ]
1390      ...
1391      offsetN[.discriminator]: number_of_samples [fn5:num fn6:num ... ]
1392      offsetA[.discriminator]: fnA:num_of_total_samples
1393       offsetA1[.discriminator]: number_of_samples [fn7:num fn8:num ... ]
1394       offsetA1[.discriminator]: number_of_samples [fn9:num fn10:num ... ]
1395       offsetB[.discriminator]: fnB:num_of_total_samples
1396        offsetB1[.discriminator]: number_of_samples [fn11:num fn12:num ... ]
1397
1398 This is a nested tree in which the identation represents the nesting level
1399 of the inline stack. There are no blank lines in the file. And the spacing
1400 within a single line is fixed. Additional spaces will result in an error
1401 while reading the file.
1402
1403 Any line starting with the '#' character is completely ignored.
1404
1405 Inlined calls are represented with indentation. The Inline stack is a
1406 stack of source locations in which the top of the stack represents the
1407 leaf function, and the bottom of the stack represents the actual
1408 symbol to which the instruction belongs.
1409
1410 Function names must be mangled in order for the profile loader to
1411 match them in the current translation unit. The two numbers in the
1412 function header specify how many total samples were accumulated in the
1413 function (first number), and the total number of samples accumulated
1414 in the prologue of the function (second number). This head sample
1415 count provides an indicator of how frequently the function is invoked.
1416
1417 There are two types of lines in the function body.
1418
1419 -  Sampled line represents the profile information of a source location.
1420    ``offsetN[.discriminator]: number_of_samples [fn5:num fn6:num ... ]``
1421
1422 -  Callsite line represents the profile information of an inlined callsite.
1423    ``offsetA[.discriminator]: fnA:num_of_total_samples``
1424
1425 Each sampled line may contain several items. Some are optional (marked
1426 below):
1427
1428 a. Source line offset. This number represents the line number
1429    in the function where the sample was collected. The line number is
1430    always relative to the line where symbol of the function is
1431    defined. So, if the function has its header at line 280, the offset
1432    13 is at line 293 in the file.
1433
1434    Note that this offset should never be a negative number. This could
1435    happen in cases like macros. The debug machinery will register the
1436    line number at the point of macro expansion. So, if the macro was
1437    expanded in a line before the start of the function, the profile
1438    converter should emit a 0 as the offset (this means that the optimizers
1439    will not be able to associate a meaningful weight to the instructions
1440    in the macro).
1441
1442 b. [OPTIONAL] Discriminator. This is used if the sampled program
1443    was compiled with DWARF discriminator support
1444    (http://wiki.dwarfstd.org/index.php?title=Path_Discriminators).
1445    DWARF discriminators are unsigned integer values that allow the
1446    compiler to distinguish between multiple execution paths on the
1447    same source line location.
1448
1449    For example, consider the line of code ``if (cond) foo(); else bar();``.
1450    If the predicate ``cond`` is true 80% of the time, then the edge
1451    into function ``foo`` should be considered to be taken most of the
1452    time. But both calls to ``foo`` and ``bar`` are at the same source
1453    line, so a sample count at that line is not sufficient. The
1454    compiler needs to know which part of that line is taken more
1455    frequently.
1456
1457    This is what discriminators provide. In this case, the calls to
1458    ``foo`` and ``bar`` will be at the same line, but will have
1459    different discriminator values. This allows the compiler to correctly
1460    set edge weights into ``foo`` and ``bar``.
1461
1462 c. Number of samples. This is an integer quantity representing the
1463    number of samples collected by the profiler at this source
1464    location.
1465
1466 d. [OPTIONAL] Potential call targets and samples. If present, this
1467    line contains a call instruction. This models both direct and
1468    number of samples. For example,
1469
1470    .. code-block:: console
1471
1472      130: 7  foo:3  bar:2  baz:7
1473
1474    The above means that at relative line offset 130 there is a call
1475    instruction that calls one of ``foo()``, ``bar()`` and ``baz()``,
1476    with ``baz()`` being the relatively more frequently called target.
1477
1478 As an example, consider a program with the call chain ``main -> foo -> bar``.
1479 When built with optimizations enabled, the compiler may inline the
1480 calls to ``bar`` and ``foo`` inside ``main``. The generated profile
1481 could then be something like this:
1482
1483 .. code-block:: console
1484
1485     main:35504:0
1486     1: _Z3foov:35504
1487       2: _Z32bari:31977
1488       1.1: 31977
1489     2: 0
1490
1491 This profile indicates that there were a total of 35,504 samples
1492 collected in main. All of those were at line 1 (the call to ``foo``).
1493 Of those, 31,977 were spent inside the body of ``bar``. The last line
1494 of the profile (``2: 0``) corresponds to line 2 inside ``main``. No
1495 samples were collected there.
1496
1497 Profiling with Instrumentation
1498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1499
1500 Clang also supports profiling via instrumentation. This requires building a
1501 special instrumented version of the code and has some runtime
1502 overhead during the profiling, but it provides more detailed results than a
1503 sampling profiler. It also provides reproducible results, at least to the
1504 extent that the code behaves consistently across runs.
1505
1506 Here are the steps for using profile guided optimization with
1507 instrumentation:
1508
1509 1. Build an instrumented version of the code by compiling and linking with the
1510    ``-fprofile-instr-generate`` option.
1511
1512    .. code-block:: console
1513
1514      $ clang++ -O2 -fprofile-instr-generate code.cc -o code
1515
1516 2. Run the instrumented executable with inputs that reflect the typical usage.
1517    By default, the profile data will be written to a ``default.profraw`` file
1518    in the current directory. You can override that default by setting the
1519    ``LLVM_PROFILE_FILE`` environment variable to specify an alternate file.
1520    Any instance of ``%p`` in that file name will be replaced by the process
1521    ID, so that you can easily distinguish the profile output from multiple
1522    runs.
1523
1524    .. code-block:: console
1525
1526      $ LLVM_PROFILE_FILE="code-%p.profraw" ./code
1527
1528 3. Combine profiles from multiple runs and convert the "raw" profile format to
1529    the input expected by clang. Use the ``merge`` command of the
1530    ``llvm-profdata`` tool to do this.
1531
1532    .. code-block:: console
1533
1534      $ llvm-profdata merge -output=code.profdata code-*.profraw
1535
1536    Note that this step is necessary even when there is only one "raw" profile,
1537    since the merge operation also changes the file format.
1538
1539 4. Build the code again using the ``-fprofile-instr-use`` option to specify the
1540    collected profile data.
1541
1542    .. code-block:: console
1543
1544      $ clang++ -O2 -fprofile-instr-use=code.profdata code.cc -o code
1545
1546    You can repeat step 4 as often as you like without regenerating the
1547    profile. As you make changes to your code, clang may no longer be able to
1548    use the profile data. It will warn you when this happens.
1549
1550 Profile generation and use can also be controlled by the GCC-compatible flags
1551 ``-fprofile-generate`` and ``-fprofile-use``. Although these flags are
1552 semantically equivalent to their GCC counterparts, they *do not* handle
1553 GCC-compatible profiles. They are only meant to implement GCC's semantics
1554 with respect to profile creation and use.
1555
1556 .. option:: -fprofile-generate[=<dirname>]
1557
1558   Without any other arguments, ``-fprofile-generate`` behaves identically to
1559   ``-fprofile-instr-generate``. When given a directory name, it generates the
1560   profile file ``default.profraw`` in the directory named ``dirname``. If
1561   ``dirname`` does not exist, it will be created at runtime. The environment
1562   variable ``LLVM_PROFILE_FILE`` can be used to override the directory and
1563   filename for the profile file at runtime. For example,
1564
1565   .. code-block:: console
1566
1567     $ clang++ -O2 -fprofile-generate=yyy/zzz code.cc -o code
1568
1569   When ``code`` is executed, the profile will be written to the file
1570   ``yyy/zzz/default.profraw``. This can be altered at runtime via the
1571   ``LLVM_PROFILE_FILE`` environment variable:
1572
1573   .. code-block:: console
1574
1575     $ LLVM_PROFILE_FILE=/tmp/myprofile/code.profraw ./code
1576
1577   The above invocation will produce the profile file
1578   ``/tmp/myprofile/code.profraw`` instead of ``yyy/zzz/default.profraw``.
1579   Notice that ``LLVM_PROFILE_FILE`` overrides the directory *and* the file
1580   name for the profile file.
1581
1582 .. option:: -fprofile-use[=<pathname>]
1583
1584   Without any other arguments, ``-fprofile-use`` behaves identically to
1585   ``-fprofile-instr-use``. Otherwise, if ``pathname`` is the full path to a
1586   profile file, it reads from that file. If ``pathname`` is a directory name,
1587   it reads from ``pathname/default.profdata``.
1588
1589 Disabling Instrumentation
1590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1591
1592 In certain situations, it may be useful to disable profile generation or use
1593 for specific files in a build, without affecting the main compilation flags
1594 used for the other files in the project.
1595
1596 In these cases, you can use the flag ``-fno-profile-instr-generate`` (or
1597 ``-fno-profile-generate``) to disable profile generation, and
1598 ``-fno-profile-instr-use`` (or ``-fno-profile-use``) to disable profile use.
1599
1600 Note that these flags should appear after the corresponding profile
1601 flags to have an effect.
1602
1603 Controlling Size of Debug Information
1604 -------------------------------------
1605
1606 Debug info kind generated by Clang can be set by one of the flags listed
1607 below. If multiple flags are present, the last one is used.
1608
1609 .. option:: -g0
1610
1611   Don't generate any debug info (default).
1612
1613 .. option:: -gline-tables-only
1614
1615   Generate line number tables only.
1616
1617   This kind of debug info allows to obtain stack traces with function names,
1618   file names and line numbers (by such tools as ``gdb`` or ``addr2line``).  It
1619   doesn't contain any other data (e.g. description of local variables or
1620   function parameters).
1621
1622 .. option:: -fstandalone-debug
1623
1624   Clang supports a number of optimizations to reduce the size of debug
1625   information in the binary. They work based on the assumption that
1626   the debug type information can be spread out over multiple
1627   compilation units.  For instance, Clang will not emit type
1628   definitions for types that are not needed by a module and could be
1629   replaced with a forward declaration.  Further, Clang will only emit
1630   type info for a dynamic C++ class in the module that contains the
1631   vtable for the class.
1632
1633   The **-fstandalone-debug** option turns off these optimizations.
1634   This is useful when working with 3rd-party libraries that don't come
1635   with debug information.  Note that Clang will never emit type
1636   information for types that are not referenced at all by the program.
1637
1638 .. option:: -fno-standalone-debug
1639
1640    On Darwin **-fstandalone-debug** is enabled by default. The
1641    **-fno-standalone-debug** option can be used to get to turn on the
1642    vtable-based optimization described above.
1643
1644 .. option:: -g
1645
1646   Generate complete debug info.
1647
1648 Comment Parsing Options
1649 -----------------------
1650
1651 Clang parses Doxygen and non-Doxygen style documentation comments and attaches
1652 them to the appropriate declaration nodes.  By default, it only parses
1653 Doxygen-style comments and ignores ordinary comments starting with ``//`` and
1654 ``/*``.
1655
1656 .. option:: -Wdocumentation
1657
1658   Emit warnings about use of documentation comments.  This warning group is off
1659   by default.
1660
1661   This includes checking that ``\param`` commands name parameters that actually
1662   present in the function signature, checking that ``\returns`` is used only on
1663   functions that actually return a value etc.
1664
1665 .. option:: -Wno-documentation-unknown-command
1666
1667   Don't warn when encountering an unknown Doxygen command.
1668
1669 .. option:: -fparse-all-comments
1670
1671   Parse all comments as documentation comments (including ordinary comments
1672   starting with ``//`` and ``/*``).
1673
1674 .. option:: -fcomment-block-commands=[commands]
1675
1676   Define custom documentation commands as block commands.  This allows Clang to
1677   construct the correct AST for these custom commands, and silences warnings
1678   about unknown commands.  Several commands must be separated by a comma
1679   *without trailing space*; e.g. ``-fcomment-block-commands=foo,bar`` defines
1680   custom commands ``\foo`` and ``\bar``.
1681
1682   It is also possible to use ``-fcomment-block-commands`` several times; e.g.
1683   ``-fcomment-block-commands=foo -fcomment-block-commands=bar`` does the same
1684   as above.
1685
1686 .. _c:
1687
1688 C Language Features
1689 ===================
1690
1691 The support for standard C in clang is feature-complete except for the
1692 C99 floating-point pragmas.
1693
1694 Extensions supported by clang
1695 -----------------------------
1696
1697 See :doc:`LanguageExtensions`.
1698
1699 Differences between various standard modes
1700 ------------------------------------------
1701
1702 clang supports the -std option, which changes what language mode clang
1703 uses. The supported modes for C are c89, gnu89, c94, c99, gnu99, c11,
1704 gnu11, and various aliases for those modes. If no -std option is
1705 specified, clang defaults to gnu11 mode. Many C99 and C11 features are
1706 supported in earlier modes as a conforming extension, with a warning. Use
1707 ``-pedantic-errors`` to request an error if a feature from a later standard
1708 revision is used in an earlier mode.
1709
1710 Differences between all ``c*`` and ``gnu*`` modes:
1711
1712 -  ``c*`` modes define "``__STRICT_ANSI__``".
1713 -  Target-specific defines not prefixed by underscores, like "linux",
1714    are defined in ``gnu*`` modes.
1715 -  Trigraphs default to being off in ``gnu*`` modes; they can be enabled by
1716    the -trigraphs option.
1717 -  The parser recognizes "asm" and "typeof" as keywords in ``gnu*`` modes;
1718    the variants "``__asm__``" and "``__typeof__``" are recognized in all
1719    modes.
1720 -  The Apple "blocks" extension is recognized by default in ``gnu*`` modes
1721    on some platforms; it can be enabled in any mode with the "-fblocks"
1722    option.
1723 -  Arrays that are VLA's according to the standard, but which can be
1724    constant folded by the frontend are treated as fixed size arrays.
1725    This occurs for things like "int X[(1, 2)];", which is technically a
1726    VLA. ``c*`` modes are strictly compliant and treat these as VLAs.
1727
1728 Differences between ``*89`` and ``*99`` modes:
1729
1730 -  The ``*99`` modes default to implementing "inline" as specified in C99,
1731    while the ``*89`` modes implement the GNU version. This can be
1732    overridden for individual functions with the ``__gnu_inline__``
1733    attribute.
1734 -  Digraphs are not recognized in c89 mode.
1735 -  The scope of names defined inside a "for", "if", "switch", "while",
1736    or "do" statement is different. (example: "``if ((struct x {int
1737    x;}*)0) {}``".)
1738 -  ``__STDC_VERSION__`` is not defined in ``*89`` modes.
1739 -  "inline" is not recognized as a keyword in c89 mode.
1740 -  "restrict" is not recognized as a keyword in ``*89`` modes.
1741 -  Commas are allowed in integer constant expressions in ``*99`` modes.
1742 -  Arrays which are not lvalues are not implicitly promoted to pointers
1743    in ``*89`` modes.
1744 -  Some warnings are different.
1745
1746 Differences between ``*99`` and ``*11`` modes:
1747
1748 -  Warnings for use of C11 features are disabled.
1749 -  ``__STDC_VERSION__`` is defined to ``201112L`` rather than ``199901L``.
1750
1751 c94 mode is identical to c89 mode except that digraphs are enabled in
1752 c94 mode (FIXME: And ``__STDC_VERSION__`` should be defined!).
1753
1754 GCC extensions not implemented yet
1755 ----------------------------------
1756
1757 clang tries to be compatible with gcc as much as possible, but some gcc
1758 extensions are not implemented yet:
1759
1760 -  clang does not support #pragma weak (`bug
1761    3679 <http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=3679>`_). Due to the uses
1762    described in the bug, this is likely to be implemented at some point,
1763    at least partially.
1764 -  clang does not support decimal floating point types (``_Decimal32`` and
1765    friends) or fixed-point types (``_Fract`` and friends); nobody has
1766    expressed interest in these features yet, so it's hard to say when
1767    they will be implemented.
1768 -  clang does not support nested functions; this is a complex feature
1769    which is infrequently used, so it is unlikely to be implemented
1770    anytime soon. In C++11 it can be emulated by assigning lambda
1771    functions to local variables, e.g:
1772
1773    .. code-block:: cpp
1774
1775      auto const local_function = [&](int parameter) {
1776        // Do something
1777      };
1778      ...
1779      local_function(1);
1780
1781 -  clang does not support global register variables; this is unlikely to
1782    be implemented soon because it requires additional LLVM backend
1783    support.
1784 -  clang does not support static initialization of flexible array
1785    members. This appears to be a rarely used extension, but could be
1786    implemented pending user demand.
1787 -  clang does not support
1788    ``__builtin_va_arg_pack``/``__builtin_va_arg_pack_len``. This is
1789    used rarely, but in some potentially interesting places, like the
1790    glibc headers, so it may be implemented pending user demand. Note
1791    that because clang pretends to be like GCC 4.2, and this extension
1792    was introduced in 4.3, the glibc headers will not try to use this
1793    extension with clang at the moment.
1794 -  clang does not support the gcc extension for forward-declaring
1795    function parameters; this has not shown up in any real-world code
1796    yet, though, so it might never be implemented.
1797
1798 This is not a complete list; if you find an unsupported extension
1799 missing from this list, please send an e-mail to cfe-dev. This list
1800 currently excludes C++; see :ref:`C++ Language Features <cxx>`. Also, this
1801 list does not include bugs in mostly-implemented features; please see
1802 the `bug
1803 tracker <http://llvm.org/bugs/buglist.cgi?quicksearch=product%3Aclang+component%3A-New%2BBugs%2CAST%2CBasic%2CDriver%2CHeaders%2CLLVM%2BCodeGen%2Cparser%2Cpreprocessor%2CSemantic%2BAnalyzer>`_
1804 for known existing bugs (FIXME: Is there a section for bug-reporting
1805 guidelines somewhere?).
1806
1807 Intentionally unsupported GCC extensions
1808 ----------------------------------------
1809
1810 -  clang does not support the gcc extension that allows variable-length
1811    arrays in structures. This is for a few reasons: one, it is tricky to
1812    implement, two, the extension is completely undocumented, and three,
1813    the extension appears to be rarely used. Note that clang *does*
1814    support flexible array members (arrays with a zero or unspecified
1815    size at the end of a structure).
1816 -  clang does not have an equivalent to gcc's "fold"; this means that
1817    clang doesn't accept some constructs gcc might accept in contexts
1818    where a constant expression is required, like "x-x" where x is a
1819    variable.
1820 -  clang does not support ``__builtin_apply`` and friends; this extension
1821    is extremely obscure and difficult to implement reliably.
1822
1823 .. _c_ms:
1824
1825 Microsoft extensions
1826 --------------------
1827
1828 clang has some experimental support for extensions from Microsoft Visual
1829 C++; to enable it, use the ``-fms-extensions`` command-line option. This is
1830 the default for Windows targets. Note that the support is incomplete.
1831 Some constructs such as ``dllexport`` on classes are ignored with a warning,
1832 and others such as `Microsoft IDL annotations
1833 <http://msdn.microsoft.com/en-us/library/8tesw2eh.aspx>`_ are silently
1834 ignored.
1835
1836 clang has a ``-fms-compatibility`` flag that makes clang accept enough
1837 invalid C++ to be able to parse most Microsoft headers. For example, it
1838 allows `unqualified lookup of dependent base class members
1839 <http://clang.llvm.org/compatibility.html#dep_lookup_bases>`_, which is
1840 a common compatibility issue with clang. This flag is enabled by default
1841 for Windows targets.
1842
1843 ``-fdelayed-template-parsing`` lets clang delay parsing of function template
1844 definitions until the end of a translation unit. This flag is enabled by
1845 default for Windows targets.
1846
1847 -  clang allows setting ``_MSC_VER`` with ``-fmsc-version=``. It defaults to
1848    1700 which is the same as Visual C/C++ 2012. Any number is supported
1849    and can greatly affect what Windows SDK and c++stdlib headers clang
1850    can compile.
1851 -  clang does not support the Microsoft extension where anonymous record
1852    members can be declared using user defined typedefs.
1853 -  clang supports the Microsoft ``#pragma pack`` feature for controlling
1854    record layout. GCC also contains support for this feature, however
1855    where MSVC and GCC are incompatible clang follows the MSVC
1856    definition.
1857 -  clang supports the Microsoft ``#pragma comment(lib, "foo.lib")`` feature for
1858    automatically linking against the specified library.  Currently this feature
1859    only works with the Visual C++ linker.
1860 -  clang supports the Microsoft ``#pragma comment(linker, "/flag:foo")`` feature
1861    for adding linker flags to COFF object files.  The user is responsible for
1862    ensuring that the linker understands the flags.
1863 -  clang defaults to C++11 for Windows targets.
1864
1865 .. _cxx:
1866
1867 C++ Language Features
1868 =====================
1869
1870 clang fully implements all of standard C++98 except for exported
1871 templates (which were removed in C++11), and all of standard C++11
1872 and the current draft standard for C++1y.
1873
1874 Controlling implementation limits
1875 ---------------------------------
1876
1877 .. option:: -fbracket-depth=N
1878
1879   Sets the limit for nested parentheses, brackets, and braces to N.  The
1880   default is 256.
1881
1882 .. option:: -fconstexpr-depth=N
1883
1884   Sets the limit for recursive constexpr function invocations to N.  The
1885   default is 512.
1886
1887 .. option:: -ftemplate-depth=N
1888
1889   Sets the limit for recursively nested template instantiations to N.  The
1890   default is 256.
1891
1892 .. option:: -foperator-arrow-depth=N
1893
1894   Sets the limit for iterative calls to 'operator->' functions to N.  The
1895   default is 256.
1896
1897 .. _objc:
1898
1899 Objective-C Language Features
1900 =============================
1901
1902 .. _objcxx:
1903
1904 Objective-C++ Language Features
1905 ===============================
1906
1907 .. _openmp:
1908
1909 OpenMP Features
1910 ===============
1911
1912 Clang supports all OpenMP 3.1 directives and clauses.  In addition, some
1913 features of OpenMP 4.0 are supported.  For example, ``#pragma omp simd``,
1914 ``#pragma omp for simd``, ``#pragma omp parallel for simd`` directives, extended
1915 set of atomic constructs, ``proc_bind`` clause for all parallel-based
1916 directives, ``depend`` clause for ``#pragma omp task`` directive (except for
1917 array sections), ``#pragma omp cancel`` and ``#pragma omp cancellation point``
1918 directives, and ``#pragma omp taskgroup`` directive.
1919
1920 OpenMP support is disabled by default. Use :option:`-fopenmp=libomp` to enable
1921 it. Support for OpenMP can be disabled with :option:`-fno-openmp`.
1922
1923 Controlling implementation limits
1924 ---------------------------------
1925
1926 .. option:: -fopenmp-use-tls
1927
1928  Controls code generation for OpenMP threadprivate variables. In presence of
1929  this option all threadprivate variables are generated the same way as thread
1930  local variables, using TLS support. If :option:`-fno-openmp-use-tls`
1931  is provided or target does not support TLS, code generation for threadprivate
1932  variables relies on OpenMP runtime library.
1933
1934 .. _target_features:
1935
1936 Target-Specific Features and Limitations
1937 ========================================
1938
1939 CPU Architectures Features and Limitations
1940 ------------------------------------------
1941
1942 X86
1943 ^^^
1944
1945 The support for X86 (both 32-bit and 64-bit) is considered stable on
1946 Darwin (Mac OS X), Linux, FreeBSD, and Dragonfly BSD: it has been tested
1947 to correctly compile many large C, C++, Objective-C, and Objective-C++
1948 codebases.
1949
1950 On ``x86_64-mingw32``, passing i128(by value) is incompatible with the
1951 Microsoft x64 calling convention. You might need to tweak
1952 ``WinX86_64ABIInfo::classify()`` in lib/CodeGen/TargetInfo.cpp.
1953
1954 For the X86 target, clang supports the :option:`-m16` command line
1955 argument which enables 16-bit code output. This is broadly similar to
1956 using ``asm(".code16gcc")`` with the GNU toolchain. The generated code
1957 and the ABI remains 32-bit but the assembler emits instructions
1958 appropriate for a CPU running in 16-bit mode, with address-size and
1959 operand-size prefixes to enable 32-bit addressing and operations.
1960
1961 ARM
1962 ^^^
1963
1964 The support for ARM (specifically ARMv6 and ARMv7) is considered stable
1965 on Darwin (iOS): it has been tested to correctly compile many large C,
1966 C++, Objective-C, and Objective-C++ codebases. Clang only supports a
1967 limited number of ARM architectures. It does not yet fully support
1968 ARMv5, for example.
1969
1970 PowerPC
1971 ^^^^^^^
1972
1973 The support for PowerPC (especially PowerPC64) is considered stable
1974 on Linux and FreeBSD: it has been tested to correctly compile many
1975 large C and C++ codebases. PowerPC (32bit) is still missing certain
1976 features (e.g. PIC code on ELF platforms).
1977
1978 Other platforms
1979 ^^^^^^^^^^^^^^^
1980
1981 clang currently contains some support for other architectures (e.g. Sparc);
1982 however, significant pieces of code generation are still missing, and they
1983 haven't undergone significant testing.
1984
1985 clang contains limited support for the MSP430 embedded processor, but
1986 both the clang support and the LLVM backend support are highly
1987 experimental.
1988
1989 Other platforms are completely unsupported at the moment. Adding the
1990 minimal support needed for parsing and semantic analysis on a new
1991 platform is quite easy; see ``lib/Basic/Targets.cpp`` in the clang source
1992 tree. This level of support is also sufficient for conversion to LLVM IR
1993 for simple programs. Proper support for conversion to LLVM IR requires
1994 adding code to ``lib/CodeGen/CGCall.cpp`` at the moment; this is likely to
1995 change soon, though. Generating assembly requires a suitable LLVM
1996 backend.
1997
1998 Operating System Features and Limitations
1999 -----------------------------------------
2000
2001 Darwin (Mac OS X)
2002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
2003
2004 Thread Sanitizer is not supported.
2005
2006 Windows
2007 ^^^^^^^
2008
2009 Clang has experimental support for targeting "Cygming" (Cygwin / MinGW)
2010 platforms.
2011
2012 See also :ref:`Microsoft Extensions <c_ms>`.
2013
2014 Cygwin
2015 """"""
2016
2017 Clang works on Cygwin-1.7.
2018
2019 MinGW32
2020 """""""
2021
2022 Clang works on some mingw32 distributions. Clang assumes directories as
2023 below;
2024
2025 -  ``C:/mingw/include``
2026 -  ``C:/mingw/lib``
2027 -  ``C:/mingw/lib/gcc/mingw32/4.[3-5].0/include/c++``
2028
2029 On MSYS, a few tests might fail.
2030
2031 MinGW-w64
2032 """""""""
2033
2034 For 32-bit (i686-w64-mingw32), and 64-bit (x86\_64-w64-mingw32), Clang
2035 assumes as below;
2036
2037 -  ``GCC versions 4.5.0 to 4.5.3, 4.6.0 to 4.6.2, or 4.7.0 (for the C++ header search path)``
2038 -  ``some_directory/bin/gcc.exe``
2039 -  ``some_directory/bin/clang.exe``
2040 -  ``some_directory/bin/clang++.exe``
2041 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version``
2042 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/x86_64-w64-mingw32``
2043 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/i686-w64-mingw32``
2044 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/backward``
2045 -  ``some_directory/bin/../x86_64-w64-mingw32/include``
2046 -  ``some_directory/bin/../i686-w64-mingw32/include``
2047 -  ``some_directory/bin/../include``
2048
2049 This directory layout is standard for any toolchain you will find on the
2050 official `MinGW-w64 website <http://mingw-w64.sourceforge.net>`_.
2051
2052 Clang expects the GCC executable "gcc.exe" compiled for
2053 ``i686-w64-mingw32`` (or ``x86_64-w64-mingw32``) to be present on PATH.
2054
2055 `Some tests might fail <http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=9072>`_ on
2056 ``x86_64-w64-mingw32``.
2057
2058 .. _clang-cl:
2059
2060 clang-cl
2061 ========
2062
2063 clang-cl is an alternative command-line interface to Clang driver, designed for
2064 compatibility with the Visual C++ compiler, cl.exe.
2065
2066 To enable clang-cl to find system headers, libraries, and the linker when run
2067 from the command-line, it should be executed inside a Visual Studio Native Tools
2068 Command Prompt or a regular Command Prompt where the environment has been set
2069 up using e.g. `vcvars32.bat <http://msdn.microsoft.com/en-us/library/f2ccy3wt.aspx>`_.
2070
2071 clang-cl can also be used from inside Visual Studio  by using an LLVM Platform
2072 Toolset.
2073
2074 Command-Line Options
2075 --------------------
2076
2077 To be compatible with cl.exe, clang-cl supports most of the same command-line
2078 options. Those options can start with either ``/`` or ``-``. It also supports
2079 some of Clang's core options, such as the ``-W`` options.
2080
2081 Options that are known to clang-cl, but not currently supported, are ignored
2082 with a warning. For example:
2083
2084   ::
2085
2086     clang-cl.exe: warning: argument unused during compilation: '/AI'
2087
2088 To suppress warnings about unused arguments, use the ``-Qunused-arguments`` option.
2089
2090 Options that are not known to clang-cl will cause errors. If they are spelled with a
2091 leading ``/``, they will be mistaken for a filename:
2092
2093   ::
2094
2095     clang-cl.exe: error: no such file or directory: '/foobar'
2096
2097 Please `file a bug <http://llvm.org/bugs/enter_bug.cgi?product=clang&component=Driver>`_
2098 for any valid cl.exe flags that clang-cl does not understand.
2099
2100 Execute ``clang-cl /?`` to see a list of supported options:
2101
2102   ::
2103
2104     CL.EXE COMPATIBILITY OPTIONS:
2105       /?                     Display available options
2106       /arch:<value>          Set architecture for code generation
2107       /C                     Don't discard comments when preprocessing
2108       /c                     Compile only
2109       /D <macro[=value]>     Define macro
2110       /EH<value>             Exception handling model
2111       /EP                    Disable linemarker output and preprocess to stdout
2112       /E                     Preprocess to stdout
2113       /fallback              Fall back to cl.exe if clang-cl fails to compile
2114       /FA                    Output assembly code file during compilation
2115       /Fa<file or directory> Output assembly code to this file during compilation (with /FA)
2116       /Fe<file or directory> Set output executable file or directory (ends in / or \)
2117       /FI <value>            Include file before parsing
2118       /Fi<file>              Set preprocess output file name (with /P)
2119       /Fo<file or directory> Set output object file, or directory (ends in / or \) (with /c)
2120       /fp:except-
2121       /fp:except
2122       /fp:fast
2123       /fp:precise
2124       /fp:strict
2125       /GA                    Assume thread-local variables are defined in the executable
2126       /GF-                   Disable string pooling
2127       /GR-                   Disable emission of RTTI data
2128       /GR                    Enable emission of RTTI data
2129       /Gs<value>             Set stack probe size
2130       /Gw-                   Don't put each data item in its own section
2131       /Gw                    Put each data item in its own section
2132       /Gy-                   Don't put each function in its own section
2133       /Gy                    Put each function in its own section
2134       /help                  Display available options
2135       /I <dir>               Add directory to include search path
2136       /J                     Make char type unsigned
2137       /LDd                   Create debug DLL
2138       /LD                    Create DLL
2139       /link <options>        Forward options to the linker
2140       /MDd                   Use DLL debug run-time
2141       /MD                    Use DLL run-time
2142       /MTd                   Use static debug run-time
2143       /MT                    Use static run-time
2144       /Ob0                   Disable inlining
2145       /Od                    Disable optimization
2146       /Oi-                   Disable use of builtin functions
2147       /Oi                    Enable use of builtin functions
2148       /Os                    Optimize for size
2149       /Ot                    Optimize for speed
2150       /Oy-                   Disable frame pointer omission
2151       /Oy                    Enable frame pointer omission
2152       /O<value>              Optimization level
2153       /o <file or directory> Set output file or directory (ends in / or \)
2154       /P                     Preprocess to file
2155       /Qvec-                 Disable the loop vectorization passes
2156       /Qvec                  Enable the loop vectorization passes
2157       /showIncludes          Print info about included files to stderr
2158       /TC                    Treat all source files as C
2159       /Tc <filename>         Specify a C source file
2160       /TP                    Treat all source files as C++
2161       /Tp <filename>         Specify a C++ source file
2162       /U <macro>             Undefine macro
2163       /vd<value>             Control vtordisp placement
2164       /vmb                   Use a best-case representation method for member pointers
2165       /vmg                   Use a most-general representation for member pointers
2166       /vmm                   Set the default most-general representation to multiple inheritance
2167       /vms                   Set the default most-general representation to single inheritance
2168       /vmv                   Set the default most-general representation to virtual inheritance
2169       /volatile:iso          Volatile loads and stores have standard semantics
2170       /volatile:ms           Volatile loads and stores have acquire and release semantics
2171       /W0                    Disable all warnings
2172       /W1                    Enable -Wall
2173       /W2                    Enable -Wall
2174       /W3                    Enable -Wall
2175       /W4                    Enable -Wall
2176       /Wall                  Enable -Wall
2177       /WX-                   Do not treat warnings as errors
2178       /WX                    Treat warnings as errors
2179       /w                     Disable all warnings
2180       /Z7                    Enable CodeView debug information in object files
2181       /Zc:sizedDealloc-      Disable C++14 sized global deallocation functions
2182       /Zc:sizedDealloc       Enable C++14 sized global deallocation functions
2183       /Zc:strictStrings      Treat string literals as const
2184       /Zc:threadSafeInit-    Disable thread-safe initialization of static variables
2185       /Zc:threadSafeInit     Enable thread-safe initialization of static variables
2186       /Zc:trigraphs-         Disable trigraphs (default)
2187       /Zc:trigraphs          Enable trigraphs
2188       /Zi                    Alias for /Z7. Does not produce PDBs.
2189       /Zl                    Don't mention any default libraries in the object file
2190       /Zp                    Set the default maximum struct packing alignment to 1
2191       /Zp<value>             Specify the default maximum struct packing alignment
2192       /Zs                    Syntax-check only
2193
2194     OPTIONS:
2195       -###                    Print (but do not run) the commands to run for this compilation
2196       --analyze               Run the static analyzer
2197       -fansi-escape-codes     Use ANSI escape codes for diagnostics
2198       -fcolor-diagnostics     Use colors in diagnostics
2199       -fdiagnostics-parseable-fixits
2200                               Print fix-its in machine parseable form
2201       -fms-compatibility-version=<value>
2202                               Dot-separated value representing the Microsoft compiler version
2203                               number to report in _MSC_VER (0 = don't define it (default))
2204       -fmsc-version=<value>   Microsoft compiler version number to report in _MSC_VER (0 = don't
2205                               define it (default))
2206       -fno-sanitize-coverage=<value>
2207                               Disable specified features of coverage instrumentation for Sanitizers
2208       -fno-sanitize-recover=<value>
2209                               Disable recovery for specified sanitizers
2210       -fno-sanitize-trap=<value>
2211                               Disable trapping for specified sanitizers
2212       -fsanitize-blacklist=<value>
2213                               Path to blacklist file for sanitizers
2214       -fsanitize-coverage=<value>
2215                               Specify the type of coverage instrumentation for Sanitizers
2216       -fsanitize-recover=<value>
2217                               Enable recovery for specified sanitizers
2218       -fsanitize-trap=<value> Enable trapping for specified sanitizers
2219       -fsanitize=<check>      Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
2220                               behavior. See user manual for available checks
2221       -gcodeview              Generate CodeView debug information
2222       -mllvm <value>          Additional arguments to forward to LLVM's option processing
2223       -Qunused-arguments      Don't emit warning for unused driver arguments
2224       -R<remark>              Enable the specified remark
2225       --target=<value>        Generate code for the given target
2226       -v                      Show commands to run and use verbose output
2227       -W<warning>             Enable the specified warning
2228       -Xclang <arg>           Pass <arg> to the clang compiler
2229
2230 The /fallback Option
2231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2232
2233 When clang-cl is run with the ``/fallback`` option, it will first try to
2234 compile files itself. For any file that it fails to compile, it will fall back
2235 and try to compile the file by invoking cl.exe.
2236
2237 This option is intended to be used as a temporary means to build projects where
2238 clang-cl cannot successfully compile all the files. clang-cl may fail to compile
2239 a file either because it cannot generate code for some C++ feature, or because
2240 it cannot parse some Microsoft language extension.