]> granicus.if.org Git - clang/blob - docs/UsersManual.rst
Make these two words equally bold.
[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 C99 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 by another program
152 that wants to parse simple and consistent output, not a person. 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, which defaults to on, 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. For :option:`-Rpass` to provide source location information, you
581    need to enable debug line tables and column information. That is,
582    you need to add :option:`-gmlt` (or any of the debug-generating
583    flags) and :option:`-gcolumn-info`. If you omit these options,
584    every remark will be accompanied by a note stating that line number
585    information is missing.
586
587 2. Optimization remarks that refer to function names will display the
588    mangled name of the function. Since these remarks are emitted by the
589    back end of the compiler, it does not know anything about the input
590    language, nor its mangling rules.
591
592 3. Some source locations are not displayed correctly. The front end has
593    a more detailed source location tracking than the locations included
594    in the debug info (e.g., the front end can locate code inside macro
595    expansions). However, the locations used by :option:`-Rpass` are
596    translated from debug annotations. That translation can be lossy,
597    which results in some remarks having no location information.
598
599
600 Language and Target-Independent Features
601 ========================================
602
603 Controlling Errors and Warnings
604 -------------------------------
605
606 Clang provides a number of ways to control which code constructs cause
607 it to emit errors and warning messages, and how they are displayed to
608 the console.
609
610 Controlling How Clang Displays Diagnostics
611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
612
613 When Clang emits a diagnostic, it includes rich information in the
614 output, and gives you fine-grain control over which information is
615 printed. Clang has the ability to print this information, and these are
616 the options that control it:
617
618 #. A file/line/column indicator that shows exactly where the diagnostic
619    occurs in your code [:ref:`-fshow-column <opt_fshow-column>`,
620    :ref:`-fshow-source-location <opt_fshow-source-location>`].
621 #. A categorization of the diagnostic as a note, warning, error, or
622    fatal error.
623 #. A text string that describes what the problem is.
624 #. An option that indicates how to control the diagnostic (for
625    diagnostics that support it)
626    [:ref:`-fdiagnostics-show-option <opt_fdiagnostics-show-option>`].
627 #. A :ref:`high-level category <diagnostics_categories>` for the diagnostic
628    for clients that want to group diagnostics by class (for diagnostics
629    that support it)
630    [:ref:`-fdiagnostics-show-category <opt_fdiagnostics-show-category>`].
631 #. The line of source code that the issue occurs on, along with a caret
632    and ranges that indicate the important locations
633    [:ref:`-fcaret-diagnostics <opt_fcaret-diagnostics>`].
634 #. "FixIt" information, which is a concise explanation of how to fix the
635    problem (when Clang is certain it knows)
636    [:ref:`-fdiagnostics-fixit-info <opt_fdiagnostics-fixit-info>`].
637 #. A machine-parsable representation of the ranges involved (off by
638    default)
639    [:ref:`-fdiagnostics-print-source-range-info <opt_fdiagnostics-print-source-range-info>`].
640
641 For more information please see :ref:`Formatting of
642 Diagnostics <cl_diag_formatting>`.
643
644 Diagnostic Mappings
645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
646
647 All diagnostics are mapped into one of these 5 classes:
648
649 -  Ignored
650 -  Note
651 -  Remark
652 -  Warning
653 -  Error
654 -  Fatal
655
656 .. _diagnostics_categories:
657
658 Diagnostic Categories
659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
660
661 Though not shown by default, diagnostics may each be associated with a
662 high-level category. This category is intended to make it possible to
663 triage builds that produce a large number of errors or warnings in a
664 grouped way.
665
666 Categories are not shown by default, but they can be turned on with the
667 :ref:`-fdiagnostics-show-category <opt_fdiagnostics-show-category>` option.
668 When set to "``name``", the category is printed textually in the
669 diagnostic output. When it is set to "``id``", a category number is
670 printed. The mapping of category names to category id's can be obtained
671 by running '``clang   --print-diagnostic-categories``'.
672
673 Controlling Diagnostics via Command Line Flags
674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
675
676 TODO: -W flags, -pedantic, etc
677
678 .. _pragma_gcc_diagnostic:
679
680 Controlling Diagnostics via Pragmas
681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
682
683 Clang can also control what diagnostics are enabled through the use of
684 pragmas in the source code. This is useful for turning off specific
685 warnings in a section of source code. Clang supports GCC's pragma for
686 compatibility with existing source code, as well as several extensions.
687
688 The pragma may control any warning that can be used from the command
689 line. Warnings may be set to ignored, warning, error, or fatal. The
690 following example code will tell Clang or GCC to ignore the -Wall
691 warnings:
692
693 .. code-block:: c
694
695   #pragma GCC diagnostic ignored "-Wall"
696
697 In addition to all of the functionality provided by GCC's pragma, Clang
698 also allows you to push and pop the current warning state. This is
699 particularly useful when writing a header file that will be compiled by
700 other people, because you don't know what warning flags they build with.
701
702 In the below example :option:`-Wmultichar` is ignored for only a single line of
703 code, after which the diagnostics return to whatever state had previously
704 existed.
705
706 .. code-block:: c
707
708   #pragma clang diagnostic push
709   #pragma clang diagnostic ignored "-Wmultichar"
710
711   char b = 'df'; // no warning.
712
713   #pragma clang diagnostic pop
714
715 The push and pop pragmas will save and restore the full diagnostic state
716 of the compiler, regardless of how it was set. That means that it is
717 possible to use push and pop around GCC compatible diagnostics and Clang
718 will push and pop them appropriately, while GCC will ignore the pushes
719 and pops as unknown pragmas. It should be noted that while Clang
720 supports the GCC pragma, Clang and GCC do not support the exact same set
721 of warnings, so even when using GCC compatible #pragmas there is no
722 guarantee that they will have identical behaviour on both compilers.
723
724 In addition to controlling warnings and errors generated by the compiler, it is
725 possible to generate custom warning and error messages through the following
726 pragmas:
727
728 .. code-block:: c
729
730   // The following will produce warning messages
731   #pragma message "some diagnostic message"
732   #pragma GCC warning "TODO: replace deprecated feature"
733
734   // The following will produce an error message
735   #pragma GCC error "Not supported"
736
737 These pragmas operate similarly to the ``#warning`` and ``#error`` preprocessor
738 directives, except that they may also be embedded into preprocessor macros via
739 the C99 ``_Pragma`` operator, for example:
740
741 .. code-block:: c
742
743   #define STR(X) #X
744   #define DEFER(M,...) M(__VA_ARGS__)
745   #define CUSTOM_ERROR(X) _Pragma(STR(GCC error(X " at line " DEFER(STR,__LINE__))))
746
747   CUSTOM_ERROR("Feature not available");
748
749 Controlling Diagnostics in System Headers
750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
751
752 Warnings are suppressed when they occur in system headers. By default,
753 an included file is treated as a system header if it is found in an
754 include path specified by ``-isystem``, but this can be overridden in
755 several ways.
756
757 The ``system_header`` pragma can be used to mark the current file as
758 being a system header. No warnings will be produced from the location of
759 the pragma onwards within the same file.
760
761 .. code-block:: c
762
763   char a = 'xy'; // warning
764
765   #pragma clang system_header
766
767   char b = 'ab'; // no warning
768
769 The :option:`--system-header-prefix=` and :option:`--no-system-header-prefix=`
770 command-line arguments can be used to override whether subsets of an include
771 path are treated as system headers. When the name in a ``#include`` directive
772 is found within a header search path and starts with a system prefix, the
773 header is treated as a system header. The last prefix on the
774 command-line which matches the specified header name takes precedence.
775 For instance:
776
777 .. code-block:: console
778
779   $ clang -Ifoo -isystem bar --system-header-prefix=x/ \
780       --no-system-header-prefix=x/y/
781
782 Here, ``#include "x/a.h"`` is treated as including a system header, even
783 if the header is found in ``foo``, and ``#include "x/y/b.h"`` is treated
784 as not including a system header, even if the header is found in
785 ``bar``.
786
787 A ``#include`` directive which finds a file relative to the current
788 directory is treated as including a system header if the including file
789 is treated as a system header.
790
791 .. _diagnostics_enable_everything:
792
793 Enabling All Diagnostics
794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
795
796 In addition to the traditional ``-W`` flags, one can enable **all**
797 diagnostics by passing :option:`-Weverything`. This works as expected
798 with
799 :option:`-Werror`, and also includes the warnings from :option:`-pedantic`.
800
801 Note that when combined with :option:`-w` (which disables all warnings), that
802 flag wins.
803
804 Controlling Static Analyzer Diagnostics
805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
806
807 While not strictly part of the compiler, the diagnostics from Clang's
808 `static analyzer <http://clang-analyzer.llvm.org>`_ can also be
809 influenced by the user via changes to the source code. See the available
810 `annotations <http://clang-analyzer.llvm.org/annotations.html>`_ and the
811 analyzer's `FAQ
812 page <http://clang-analyzer.llvm.org/faq.html#exclude_code>`_ for more
813 information.
814
815 .. _usersmanual-precompiled-headers:
816
817 Precompiled Headers
818 -------------------
819
820 `Precompiled headers <http://en.wikipedia.org/wiki/Precompiled_header>`__
821 are a general approach employed by many compilers to reduce compilation
822 time. The underlying motivation of the approach is that it is common for
823 the same (and often large) header files to be included by multiple
824 source files. Consequently, compile times can often be greatly improved
825 by caching some of the (redundant) work done by a compiler to process
826 headers. Precompiled header files, which represent one of many ways to
827 implement this optimization, are literally files that represent an
828 on-disk cache that contains the vital information necessary to reduce
829 some of the work needed to process a corresponding header file. While
830 details of precompiled headers vary between compilers, precompiled
831 headers have been shown to be highly effective at speeding up program
832 compilation on systems with very large system headers (e.g., Mac OS X).
833
834 Generating a PCH File
835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
836
837 To generate a PCH file using Clang, one invokes Clang with the
838 :option:`-x <language>-header` option. This mirrors the interface in GCC
839 for generating PCH files:
840
841 .. code-block:: console
842
843   $ gcc -x c-header test.h -o test.h.gch
844   $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
845
846 Using a PCH File
847 ^^^^^^^^^^^^^^^^
848
849 A PCH file can then be used as a prefix header when a :option:`-include`
850 option is passed to ``clang``:
851
852 .. code-block:: console
853
854   $ clang -include test.h test.c -o test
855
856 The ``clang`` driver will first check if a PCH file for ``test.h`` is
857 available; if so, the contents of ``test.h`` (and the files it includes)
858 will be processed from the PCH file. Otherwise, Clang falls back to
859 directly processing the content of ``test.h``. This mirrors the behavior
860 of GCC.
861
862 .. note::
863
864   Clang does *not* automatically use PCH files for headers that are directly
865   included within a source file. For example:
866
867   .. code-block:: console
868
869     $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
870     $ cat test.c
871     #include "test.h"
872     $ clang test.c -o test
873
874   In this example, ``clang`` will not automatically use the PCH file for
875   ``test.h`` since ``test.h`` was included directly in the source file and not
876   specified on the command line using :option:`-include`.
877
878 Relocatable PCH Files
879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
880
881 It is sometimes necessary to build a precompiled header from headers
882 that are not yet in their final, installed locations. For example, one
883 might build a precompiled header within the build tree that is then
884 meant to be installed alongside the headers. Clang permits the creation
885 of "relocatable" precompiled headers, which are built with a given path
886 (into the build directory) and can later be used from an installed
887 location.
888
889 To build a relocatable precompiled header, place your headers into a
890 subdirectory whose structure mimics the installed location. For example,
891 if you want to build a precompiled header for the header ``mylib.h``
892 that will be installed into ``/usr/include``, create a subdirectory
893 ``build/usr/include`` and place the header ``mylib.h`` into that
894 subdirectory. If ``mylib.h`` depends on other headers, then they can be
895 stored within ``build/usr/include`` in a way that mimics the installed
896 location.
897
898 Building a relocatable precompiled header requires two additional
899 arguments. First, pass the ``--relocatable-pch`` flag to indicate that
900 the resulting PCH file should be relocatable. Second, pass
901 :option:`-isysroot /path/to/build`, which makes all includes for your library
902 relative to the build directory. For example:
903
904 .. code-block:: console
905
906   # clang -x c-header --relocatable-pch -isysroot /path/to/build /path/to/build/mylib.h mylib.h.pch
907
908 When loading the relocatable PCH file, the various headers used in the
909 PCH file are found from the system header root. For example, ``mylib.h``
910 can be found in ``/usr/include/mylib.h``. If the headers are installed
911 in some other system root, the :option:`-isysroot` option can be used provide
912 a different system root from which the headers will be based. For
913 example, :option:`-isysroot /Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk` will look for
914 ``mylib.h`` in ``/Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk/usr/include/mylib.h``.
915
916 Relocatable precompiled headers are intended to be used in a limited
917 number of cases where the compilation environment is tightly controlled
918 and the precompiled header cannot be generated after headers have been
919 installed.
920
921 Controlling Code Generation
922 ---------------------------
923
924 Clang provides a number of ways to control code generation. The options
925 are listed below.
926
927 **-f[no-]sanitize=check1,check2,...**
928    Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
929    behavior.
930
931    This option controls whether Clang adds runtime checks for various
932    forms of undefined or suspicious behavior, and is disabled by
933    default. If a check fails, a diagnostic message is produced at
934    runtime explaining the problem. The main checks are:
935
936    -  .. _opt_fsanitize_address:
937
938       ``-fsanitize=address``:
939       :doc:`AddressSanitizer`, a memory error
940       detector.
941    -  ``-fsanitize=integer``: Enables checks for undefined or
942       suspicious integer behavior.
943    -  .. _opt_fsanitize_thread:
944
945       ``-fsanitize=thread``: :doc:`ThreadSanitizer`, a data race detector.
946    -  .. _opt_fsanitize_memory:
947
948       ``-fsanitize=memory``: :doc:`MemorySanitizer`,
949       an *experimental* detector of uninitialized reads. Not ready for
950       widespread use.
951    -  .. _opt_fsanitize_undefined:
952
953       ``-fsanitize=undefined``: Fast and compatible undefined behavior
954       checker. Enables the undefined behavior checks that have small
955       runtime cost and no impact on address space layout or ABI. This
956       includes all of the checks listed below other than
957       ``unsigned-integer-overflow``.
958
959    -  ``-fsanitize=undefined-trap``: This includes all sanitizers
960       included by ``-fsanitize=undefined``, except those that require
961       runtime support. This group of sanitizers is intended to be
962       used in conjunction with the ``-fsanitize-undefined-trap-on-error``
963       flag. This includes all of the checks listed below other than
964       ``unsigned-integer-overflow`` and ``vptr``.
965    -  ``-fsanitize=dataflow``: :doc:`DataFlowSanitizer`, a general data
966       flow analysis.
967
968    The following more fine-grained checks are also available:
969
970    -  ``-fsanitize=alignment``: Use of a misaligned pointer or creation
971       of a misaligned reference.
972    -  ``-fsanitize=bool``: Load of a ``bool`` value which is neither
973       ``true`` nor ``false``.
974    -  ``-fsanitize=bounds``: Out of bounds array indexing, in cases
975       where the array bound can be statically determined.
976    -  ``-fsanitize=enum``: Load of a value of an enumerated type which
977       is not in the range of representable values for that enumerated
978       type.
979    -  ``-fsanitize=float-cast-overflow``: Conversion to, from, or
980       between floating-point types which would overflow the
981       destination.
982    -  ``-fsanitize=float-divide-by-zero``: Floating point division by
983       zero.
984    -  ``-fsanitize=function``: Indirect call of a function through a
985       function pointer of the wrong type (Linux, C++ and x86/x86_64 only).
986    -  ``-fsanitize=integer-divide-by-zero``: Integer division by zero.
987    -  ``-fsanitize=null``: Use of a null pointer or creation of a null
988       reference.
989    -  ``-fsanitize=object-size``: An attempt to use bytes which the
990       optimizer can determine are not part of the object being
991       accessed. The sizes of objects are determined using
992       ``__builtin_object_size``, and consequently may be able to detect
993       more problems at higher optimization levels.
994    -  ``-fsanitize=return``: In C++, reaching the end of a
995       value-returning function without returning a value.
996    -  ``-fsanitize=shift``: Shift operators where the amount shifted is
997       greater or equal to the promoted bit-width of the left hand side
998       or less than zero, or where the left hand side is negative. For a
999       signed left shift, also checks for signed overflow in C, and for
1000       unsigned overflow in C++.
1001    -  ``-fsanitize=signed-integer-overflow``: Signed integer overflow,
1002       including all the checks added by ``-ftrapv``, and checking for
1003       overflow in signed division (``INT_MIN / -1``).
1004    -  ``-fsanitize=unreachable``: If control flow reaches
1005       ``__builtin_unreachable``.
1006    -  ``-fsanitize=unsigned-integer-overflow``: Unsigned integer
1007       overflows.
1008    -  ``-fsanitize=vla-bound``: A variable-length array whose bound
1009       does not evaluate to a positive value.
1010    -  ``-fsanitize=vptr``: Use of an object whose vptr indicates that
1011       it is of the wrong dynamic type, or that its lifetime has not
1012       begun or has ended. Incompatible with ``-fno-rtti``.
1013
1014    You can turn off or modify checks for certain source files, functions
1015    or even variables by providing a special file:
1016
1017    -  ``-fsanitize-blacklist=/path/to/blacklist/file``: disable or modify
1018       sanitizer checks for objects listed in the file. See
1019       :doc:`SanitizerSpecialCaseList` for file format description.
1020    -  ``-fno-sanitize-blacklist``: don't use blacklist file, if it was
1021       specified earlier in the command line.
1022
1023    Extra features of MemorySanitizer (require explicit
1024    ``-fsanitize=memory``):
1025
1026    -  ``-fsanitize-memory-track-origins[=level]``: Enables origin tracking in
1027       MemorySanitizer. Adds a second section to MemorySanitizer
1028       reports pointing to the heap or stack allocation the
1029       uninitialized bits came from. Slows down execution by additional
1030       1.5x-2x.
1031
1032       Possible values for level are 0 (off), 1 (default), 2. Level 2 adds more
1033       sections to MemorySanitizer reports describing the order of memory stores
1034       the uninitialized value went through. Beware, this mode may use a lot of
1035       extra memory.
1036
1037    Extra features of UndefinedBehaviorSanitizer:
1038
1039    -  ``-fno-sanitize-recover``: By default, after a sanitizer diagnoses
1040       an issue, it will attempt to continue executing the program if there
1041       is a reasonable behavior it can give to the faulting operation. This
1042       option causes the program to abort instead.
1043    -  ``-fsanitize-undefined-trap-on-error``: Causes traps to be emitted
1044       rather than calls to runtime libraries when a problem is detected.
1045       This option is intended for use in cases where the sanitizer runtime
1046       cannot be used (for instance, when building libc or a kernel module).
1047       This is only compatible with the sanitizers in the ``undefined-trap``
1048       group.
1049
1050    The ``-fsanitize=`` argument must also be provided when linking, in
1051    order to link to the appropriate runtime library. When using
1052    ``-fsanitize=vptr`` (or a group that includes it, such as
1053    ``-fsanitize=undefined``) with a C++ program, the link must be
1054    performed by ``clang++``, not ``clang``, in order to link against the
1055    C++-specific parts of the runtime library.
1056
1057    It is not possible to combine more than one of the ``-fsanitize=address``,
1058    ``-fsanitize=thread``, and ``-fsanitize=memory`` checkers in the same
1059    program. The ``-fsanitize=undefined`` checks can be combined with other
1060    sanitizers.
1061
1062 .. option:: -fno-assume-sane-operator-new
1063
1064    Don't assume that the C++'s new operator is sane.
1065
1066    This option tells the compiler to do not assume that C++'s global
1067    new operator will always return a pointer that does not alias any
1068    other pointer when the function returns.
1069
1070 .. option:: -ftrap-function=[name]
1071
1072    Instruct code generator to emit a function call to the specified
1073    function name for ``__builtin_trap()``.
1074
1075    LLVM code generator translates ``__builtin_trap()`` to a trap
1076    instruction if it is supported by the target ISA. Otherwise, the
1077    builtin is translated into a call to ``abort``. If this option is
1078    set, then the code generator will always lower the builtin to a call
1079    to the specified function regardless of whether the target ISA has a
1080    trap instruction. This option is useful for environments (e.g.
1081    deeply embedded) where a trap cannot be properly handled, or when
1082    some custom behavior is desired.
1083
1084 .. option:: -ftls-model=[model]
1085
1086    Select which TLS model to use.
1087
1088    Valid values are: ``global-dynamic``, ``local-dynamic``,
1089    ``initial-exec`` and ``local-exec``. The default value is
1090    ``global-dynamic``. The compiler may use a different model if the
1091    selected model is not supported by the target, or if a more
1092    efficient model can be used. The TLS model can be overridden per
1093    variable using the ``tls_model`` attribute.
1094
1095 .. option:: -mhwdiv=[values]
1096
1097    Select the ARM modes (arm or thumb) that support hardware division
1098    instructions.
1099
1100    Valid values are: ``arm``, ``thumb`` and ``arm,thumb``.
1101    This option is used to indicate which mode (arm or thumb) supports
1102    hardware division instructions. This only applies to the ARM
1103    architecture.
1104
1105 .. option:: -m[no-]crc
1106
1107    Enable or disable CRC instructions.
1108
1109    This option is used to indicate whether CRC instructions are to
1110    be generated. This only applies to the ARM architecture.
1111
1112    CRC instructions are enabled by default on ARMv8.
1113
1114 .. option:: -mgeneral-regs-only
1115
1116    Generate code which only uses the general purpose registers.
1117
1118    This option restricts the generated code to use general registers
1119    only. This only applies to the AArch64 architecture.
1120
1121
1122 Using Sampling Profilers for Optimization
1123 -----------------------------------------
1124
1125 Sampling profilers are used to collect runtime information, such as
1126 hardware counters, while your application executes. They are typically
1127 very efficient and do not incur a large runtime overhead. The
1128 sample data collected by the profiler can be used during compilation
1129 to determine what the most executed areas of the code are.
1130
1131 In particular, sample profilers can provide execution counts for all
1132 instructions in the code and information on branches taken and function
1133 invocation. The compiler can use this information in its optimization
1134 cost models. For example, knowing that a branch is taken very
1135 frequently helps the compiler make better decisions when ordering
1136 basic blocks. Knowing that a function ``foo`` is called more
1137 frequently than another function ``bar`` helps the inliner.
1138
1139 Using the data from a sample profiler requires some changes in the way
1140 a program is built. Before the compiler can use profiling information,
1141 the code needs to execute under the profiler. The following is the
1142 usual build cycle when using sample profilers for optimization:
1143
1144 1. Build the code with source line table information. You can use all the
1145    usual build flags that you always build your application with. The only
1146    requirement is that you add ``-gline-tables-only`` or ``-g`` to the
1147    command line. This is important for the profiler to be able to map
1148    instructions back to source line locations.
1149
1150    .. code-block:: console
1151
1152      $ clang++ -O2 -gline-tables-only code.cc -o code
1153
1154 2. Run the executable under a sampling profiler. The specific profiler
1155    you use does not really matter, as long as its output can be converted
1156    into the format that the LLVM optimizer understands. Currently, there
1157    exists a conversion tool for the Linux Perf profiler
1158    (https://perf.wiki.kernel.org/), so these examples assume that you
1159    are using Linux Perf to profile your code.
1160
1161    .. code-block:: console
1162
1163      $ perf record -b ./code
1164
1165    Note the use of the ``-b`` flag. This tells Perf to use the Last Branch
1166    Record (LBR) to record call chains. While this is not strictly required,
1167    it provides better call information, which improves the accuracy of
1168    the profile data.
1169
1170 3. Convert the collected profile data to LLVM's sample profile format.
1171    This is currently supported via the AutoFDO converter ``create_llvm_prof``.
1172    It is available at http://github.com/google/autofdo. Once built and
1173    installed, you can convert the ``perf.data`` file to LLVM using
1174    the command:
1175
1176    .. code-block:: console
1177
1178      $ create_llvm_prof --binary=./code --out=code.prof
1179
1180    This will read ``perf.data`` and the binary file ``./code`` and emit
1181    the profile data in ``code.prof``. Note that if you ran ``perf``
1182    without the ``-b`` flag, you need to use ``--use_lbr=false`` when
1183    calling ``create_llvm_prof``.
1184
1185 4. Build the code again using the collected profile. This step feeds
1186    the profile back to the optimizers. This should result in a binary
1187    that executes faster than the original one. Note that you are not
1188    required to build the code with the exact same arguments that you
1189    used in the first step. The only requirement is that you build the code
1190    with ``-gline-tables-only`` and ``-fprofile-sample-use``.
1191
1192    .. code-block:: console
1193
1194      $ clang++ -O2 -gline-tables-only -fprofile-sample-use=code.prof code.cc -o code
1195
1196
1197 Sample Profile Format
1198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1199
1200 If you are not using Linux Perf to collect profiles, you will need to
1201 write a conversion tool from your profiler to LLVM's format. This section
1202 explains the file format expected by the backend.
1203
1204 Sample profiles are written as ASCII text. The file is divided into sections,
1205 which correspond to each of the functions executed at runtime. Each
1206 section has the following format (taken from
1207 https://github.com/google/autofdo/blob/master/profile_writer.h):
1208
1209 .. code-block:: console
1210
1211     function1:total_samples:total_head_samples
1212     offset1[.discriminator]: number_of_samples [fn1:num fn2:num ... ]
1213     offset2[.discriminator]: number_of_samples [fn3:num fn4:num ... ]
1214     ...
1215     offsetN[.discriminator]: number_of_samples [fn5:num fn6:num ... ]
1216
1217 The file may contain blank lines between sections and within a
1218 section. However, the spacing within a single line is fixed. Additional
1219 spaces will result in an error while reading the file.
1220
1221 Function names must be mangled in order for the profile loader to
1222 match them in the current translation unit. The two numbers in the
1223 function header specify how many total samples were accumulated in the
1224 function (first number), and the total number of samples accumulated
1225 in the prologue of the function (second number). This head sample
1226 count provides an indicator of how frequently the function is invoked.
1227
1228 Each sampled line may contain several items. Some are optional (marked
1229 below):
1230
1231 a. Source line offset. This number represents the line number
1232    in the function where the sample was collected. The line number is
1233    always relative to the line where symbol of the function is
1234    defined. So, if the function has its header at line 280, the offset
1235    13 is at line 293 in the file.
1236
1237    Note that this offset should never be a negative number. This could
1238    happen in cases like macros. The debug machinery will register the
1239    line number at the point of macro expansion. So, if the macro was
1240    expanded in a line before the start of the function, the profile
1241    converter should emit a 0 as the offset (this means that the optimizers
1242    will not be able to associate a meaningful weight to the instructions
1243    in the macro).
1244
1245 b. [OPTIONAL] Discriminator. This is used if the sampled program
1246    was compiled with DWARF discriminator support
1247    (http://wiki.dwarfstd.org/index.php?title=Path_Discriminators).
1248    DWARF discriminators are unsigned integer values that allow the
1249    compiler to distinguish between multiple execution paths on the
1250    same source line location.
1251
1252    For example, consider the line of code ``if (cond) foo(); else bar();``.
1253    If the predicate ``cond`` is true 80% of the time, then the edge
1254    into function ``foo`` should be considered to be taken most of the
1255    time. But both calls to ``foo`` and ``bar`` are at the same source
1256    line, so a sample count at that line is not sufficient. The
1257    compiler needs to know which part of that line is taken more
1258    frequently.
1259
1260    This is what discriminators provide. In this case, the calls to
1261    ``foo`` and ``bar`` will be at the same line, but will have
1262    different discriminator values. This allows the compiler to correctly
1263    set edge weights into ``foo`` and ``bar``.
1264
1265 c. Number of samples. This is an integer quantity representing the
1266    number of samples collected by the profiler at this source
1267    location.
1268
1269 d. [OPTIONAL] Potential call targets and samples. If present, this
1270    line contains a call instruction. This models both direct and
1271    number of samples. For example,
1272
1273    .. code-block:: console
1274
1275      130: 7  foo:3  bar:2  baz:7
1276
1277    The above means that at relative line offset 130 there is a call
1278    instruction that calls one of ``foo()``, ``bar()`` and ``baz()``,
1279    with ``baz()`` being the relatively more frequently called target.
1280
1281
1282 Controlling Size of Debug Information
1283 -------------------------------------
1284
1285 Debug info kind generated by Clang can be set by one of the flags listed
1286 below. If multiple flags are present, the last one is used.
1287
1288 .. option:: -g0
1289
1290   Don't generate any debug info (default).
1291
1292 .. option:: -gline-tables-only
1293
1294   Generate line number tables only.
1295
1296   This kind of debug info allows to obtain stack traces with function names,
1297   file names and line numbers (by such tools as ``gdb`` or ``addr2line``).  It
1298   doesn't contain any other data (e.g. description of local variables or
1299   function parameters).
1300
1301 .. option:: -fstandalone-debug **-fno-standalone-debug**
1302
1303   Clang supports a number of optimizations to reduce the size of debug
1304   information in the binary. They work based on the assumption that
1305   the debug type information can be spread out over multiple
1306   compilation units.  For instance, Clang will not emit type
1307   definitions for types that are not needed by a module and could be
1308   replaced with a forward declaration.  Further, Clang will only emit
1309   type info for a dynamic C++ class in the module that contains the
1310   vtable for the class.
1311
1312   The ``-fstandalone-debug`` option turns off these optimizations.
1313   This is useful when working with 3rd-party libraries that don't come
1314   with debug information.  Note that Clang will never emit type
1315   information for types that are not referenced at all by the program.
1316
1317 .. option:: -g
1318
1319   Generate complete debug info.
1320
1321 Comment Parsing Options
1322 -----------------------
1323
1324 Clang parses Doxygen and non-Doxygen style documentation comments and attaches
1325 them to the appropriate declaration nodes.  By default, it only parses
1326 Doxygen-style comments and ignores ordinary comments starting with ``//`` and
1327 ``/*``.
1328
1329 .. option:: -Wdocumentation
1330
1331   Emit warnings about use of documentation comments.  This warning group is off
1332   by default.
1333
1334   This includes checking that ``\param`` commands name parameters that actually
1335   present in the function signature, checking that ``\returns`` is used only on
1336   functions that actually return a value etc.
1337
1338 .. option:: -Wno-documentation-unknown-command
1339
1340   Don't warn when encountering an unknown Doxygen command.
1341
1342 .. option:: -fparse-all-comments
1343
1344   Parse all comments as documentation comments (including ordinary comments
1345   starting with ``//`` and ``/*``).
1346
1347 .. option:: -fcomment-block-commands=[commands]
1348
1349   Define custom documentation commands as block commands.  This allows Clang to
1350   construct the correct AST for these custom commands, and silences warnings
1351   about unknown commands.  Several commands must be separated by a comma
1352   *without trailing space*; e.g. ``-fcomment-block-commands=foo,bar`` defines
1353   custom commands ``\foo`` and ``\bar``.
1354
1355   It is also possible to use ``-fcomment-block-commands`` several times; e.g.
1356   ``-fcomment-block-commands=foo -fcomment-block-commands=bar`` does the same
1357   as above.
1358
1359 .. _c:
1360
1361 C Language Features
1362 ===================
1363
1364 The support for standard C in clang is feature-complete except for the
1365 C99 floating-point pragmas.
1366
1367 Extensions supported by clang
1368 -----------------------------
1369
1370 See :doc:`LanguageExtensions`.
1371
1372 Differences between various standard modes
1373 ------------------------------------------
1374
1375 clang supports the -std option, which changes what language mode clang
1376 uses. The supported modes for C are c89, gnu89, c94, c99, gnu99 and
1377 various aliases for those modes. If no -std option is specified, clang
1378 defaults to gnu99 mode.
1379
1380 Differences between all ``c*`` and ``gnu*`` modes:
1381
1382 -  ``c*`` modes define "``__STRICT_ANSI__``".
1383 -  Target-specific defines not prefixed by underscores, like "linux",
1384    are defined in ``gnu*`` modes.
1385 -  Trigraphs default to being off in ``gnu*`` modes; they can be enabled by
1386    the -trigraphs option.
1387 -  The parser recognizes "asm" and "typeof" as keywords in ``gnu*`` modes;
1388    the variants "``__asm__``" and "``__typeof__``" are recognized in all
1389    modes.
1390 -  The Apple "blocks" extension is recognized by default in ``gnu*`` modes
1391    on some platforms; it can be enabled in any mode with the "-fblocks"
1392    option.
1393 -  Arrays that are VLA's according to the standard, but which can be
1394    constant folded by the frontend are treated as fixed size arrays.
1395    This occurs for things like "int X[(1, 2)];", which is technically a
1396    VLA. ``c*`` modes are strictly compliant and treat these as VLAs.
1397
1398 Differences between ``*89`` and ``*99`` modes:
1399
1400 -  The ``*99`` modes default to implementing "inline" as specified in C99,
1401    while the ``*89`` modes implement the GNU version. This can be
1402    overridden for individual functions with the ``__gnu_inline__``
1403    attribute.
1404 -  Digraphs are not recognized in c89 mode.
1405 -  The scope of names defined inside a "for", "if", "switch", "while",
1406    or "do" statement is different. (example: "``if ((struct x {int
1407    x;}*)0) {}``".)
1408 -  ``__STDC_VERSION__`` is not defined in ``*89`` modes.
1409 -  "inline" is not recognized as a keyword in c89 mode.
1410 -  "restrict" is not recognized as a keyword in ``*89`` modes.
1411 -  Commas are allowed in integer constant expressions in ``*99`` modes.
1412 -  Arrays which are not lvalues are not implicitly promoted to pointers
1413    in ``*89`` modes.
1414 -  Some warnings are different.
1415
1416 c94 mode is identical to c89 mode except that digraphs are enabled in
1417 c94 mode (FIXME: And ``__STDC_VERSION__`` should be defined!).
1418
1419 GCC extensions not implemented yet
1420 ----------------------------------
1421
1422 clang tries to be compatible with gcc as much as possible, but some gcc
1423 extensions are not implemented yet:
1424
1425 -  clang does not support #pragma weak (`bug
1426    3679 <http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=3679>`_). Due to the uses
1427    described in the bug, this is likely to be implemented at some point,
1428    at least partially.
1429 -  clang does not support decimal floating point types (``_Decimal32`` and
1430    friends) or fixed-point types (``_Fract`` and friends); nobody has
1431    expressed interest in these features yet, so it's hard to say when
1432    they will be implemented.
1433 -  clang does not support nested functions; this is a complex feature
1434    which is infrequently used, so it is unlikely to be implemented
1435    anytime soon. In C++11 it can be emulated by assigning lambda
1436    functions to local variables, e.g:
1437
1438    .. code-block:: cpp
1439
1440      auto const local_function = [&](int parameter) {
1441        // Do something
1442      };
1443      ...
1444      local_function(1);
1445
1446 -  clang does not support global register variables; this is unlikely to
1447    be implemented soon because it requires additional LLVM backend
1448    support.
1449 -  clang does not support static initialization of flexible array
1450    members. This appears to be a rarely used extension, but could be
1451    implemented pending user demand.
1452 -  clang does not support
1453    ``__builtin_va_arg_pack``/``__builtin_va_arg_pack_len``. This is
1454    used rarely, but in some potentially interesting places, like the
1455    glibc headers, so it may be implemented pending user demand. Note
1456    that because clang pretends to be like GCC 4.2, and this extension
1457    was introduced in 4.3, the glibc headers will not try to use this
1458    extension with clang at the moment.
1459 -  clang does not support the gcc extension for forward-declaring
1460    function parameters; this has not shown up in any real-world code
1461    yet, though, so it might never be implemented.
1462
1463 This is not a complete list; if you find an unsupported extension
1464 missing from this list, please send an e-mail to cfe-dev. This list
1465 currently excludes C++; see :ref:`C++ Language Features <cxx>`. Also, this
1466 list does not include bugs in mostly-implemented features; please see
1467 the `bug
1468 tracker <http://llvm.org/bugs/buglist.cgi?quicksearch=product%3Aclang+component%3A-New%2BBugs%2CAST%2CBasic%2CDriver%2CHeaders%2CLLVM%2BCodeGen%2Cparser%2Cpreprocessor%2CSemantic%2BAnalyzer>`_
1469 for known existing bugs (FIXME: Is there a section for bug-reporting
1470 guidelines somewhere?).
1471
1472 Intentionally unsupported GCC extensions
1473 ----------------------------------------
1474
1475 -  clang does not support the gcc extension that allows variable-length
1476    arrays in structures. This is for a few reasons: one, it is tricky to
1477    implement, two, the extension is completely undocumented, and three,
1478    the extension appears to be rarely used. Note that clang *does*
1479    support flexible array members (arrays with a zero or unspecified
1480    size at the end of a structure).
1481 -  clang does not have an equivalent to gcc's "fold"; this means that
1482    clang doesn't accept some constructs gcc might accept in contexts
1483    where a constant expression is required, like "x-x" where x is a
1484    variable.
1485 -  clang does not support ``__builtin_apply`` and friends; this extension
1486    is extremely obscure and difficult to implement reliably.
1487
1488 .. _c_ms:
1489
1490 Microsoft extensions
1491 --------------------
1492
1493 clang has some experimental support for extensions from Microsoft Visual
1494 C++; to enable it, use the ``-fms-extensions`` command-line option. This is
1495 the default for Windows targets. Note that the support is incomplete.
1496 Some constructs such as ``dllexport`` on classes are ignored with a warning,
1497 and others such as `Microsoft IDL annotations
1498 <http://msdn.microsoft.com/en-us/library/8tesw2eh.aspx>`_ are silently
1499 ignored.
1500
1501 clang has a ``-fms-compatibility`` flag that makes clang accept enough
1502 invalid C++ to be able to parse most Microsoft headers. For example, it
1503 allows `unqualified lookup of dependent base class members
1504 <http://clang.llvm.org/compatibility.html#dep_lookup_bases>`_, which is
1505 a common compatibility issue with clang. This flag is enabled by default
1506 for Windows targets.
1507
1508 ``-fdelayed-template-parsing`` lets clang delay parsing of function template
1509 definitions until the end of a translation unit. This flag is enabled by
1510 default for Windows targets.
1511
1512 -  clang allows setting ``_MSC_VER`` with ``-fmsc-version=``. It defaults to
1513    1700 which is the same as Visual C/C++ 2012. Any number is supported
1514    and can greatly affect what Windows SDK and c++stdlib headers clang
1515    can compile.
1516 -  clang does not support the Microsoft extension where anonymous record
1517    members can be declared using user defined typedefs.
1518 -  clang supports the Microsoft ``#pragma pack`` feature for controlling
1519    record layout. GCC also contains support for this feature, however
1520    where MSVC and GCC are incompatible clang follows the MSVC
1521    definition.
1522 -  clang supports the Microsoft ``#pragma comment(lib, "foo.lib")`` feature for
1523    automatically linking against the specified library.  Currently this feature
1524    only works with the Visual C++ linker.
1525 -  clang supports the Microsoft ``#pragma comment(linker, "/flag:foo")`` feature
1526    for adding linker flags to COFF object files.  The user is responsible for
1527    ensuring that the linker understands the flags.
1528 -  clang defaults to C++11 for Windows targets.
1529
1530 .. _cxx:
1531
1532 C++ Language Features
1533 =====================
1534
1535 clang fully implements all of standard C++98 except for exported
1536 templates (which were removed in C++11), and all of standard C++11
1537 and the current draft standard for C++1y.
1538
1539 Controlling implementation limits
1540 ---------------------------------
1541
1542 .. option:: -fbracket-depth=N
1543
1544   Sets the limit for nested parentheses, brackets, and braces to N.  The
1545   default is 256.
1546
1547 .. option:: -fconstexpr-depth=N
1548
1549   Sets the limit for recursive constexpr function invocations to N.  The
1550   default is 512.
1551
1552 .. option:: -ftemplate-depth=N
1553
1554   Sets the limit for recursively nested template instantiations to N.  The
1555   default is 256.
1556
1557 .. option:: -foperator-arrow-depth=N
1558
1559   Sets the limit for iterative calls to 'operator->' functions to N.  The
1560   default is 256.
1561
1562 .. _objc:
1563
1564 Objective-C Language Features
1565 =============================
1566
1567 .. _objcxx:
1568
1569 Objective-C++ Language Features
1570 ===============================
1571
1572
1573 .. _target_features:
1574
1575 Target-Specific Features and Limitations
1576 ========================================
1577
1578 CPU Architectures Features and Limitations
1579 ------------------------------------------
1580
1581 X86
1582 ^^^
1583
1584 The support for X86 (both 32-bit and 64-bit) is considered stable on
1585 Darwin (Mac OS X), Linux, FreeBSD, and Dragonfly BSD: it has been tested
1586 to correctly compile many large C, C++, Objective-C, and Objective-C++
1587 codebases.
1588
1589 On ``x86_64-mingw32``, passing i128(by value) is incompatible with the
1590 Microsoft x64 calling convention. You might need to tweak
1591 ``WinX86_64ABIInfo::classify()`` in lib/CodeGen/TargetInfo.cpp.
1592
1593 For the X86 target, clang supports the :option:`-m16` command line
1594 argument which enables 16-bit code output. This is broadly similar to
1595 using ``asm(".code16gcc")`` with the GNU toolchain. The generated code
1596 and the ABI remains 32-bit but the assembler emits instructions
1597 appropriate for a CPU running in 16-bit mode, with address-size and
1598 operand-size prefixes to enable 32-bit addressing and operations.
1599
1600 ARM
1601 ^^^
1602
1603 The support for ARM (specifically ARMv6 and ARMv7) is considered stable
1604 on Darwin (iOS): it has been tested to correctly compile many large C,
1605 C++, Objective-C, and Objective-C++ codebases. Clang only supports a
1606 limited number of ARM architectures. It does not yet fully support
1607 ARMv5, for example.
1608
1609 PowerPC
1610 ^^^^^^^
1611
1612 The support for PowerPC (especially PowerPC64) is considered stable
1613 on Linux and FreeBSD: it has been tested to correctly compile many
1614 large C and C++ codebases. PowerPC (32bit) is still missing certain
1615 features (e.g. PIC code on ELF platforms).
1616
1617 Other platforms
1618 ^^^^^^^^^^^^^^^
1619
1620 clang currently contains some support for other architectures (e.g. Sparc);
1621 however, significant pieces of code generation are still missing, and they
1622 haven't undergone significant testing.
1623
1624 clang contains limited support for the MSP430 embedded processor, but
1625 both the clang support and the LLVM backend support are highly
1626 experimental.
1627
1628 Other platforms are completely unsupported at the moment. Adding the
1629 minimal support needed for parsing and semantic analysis on a new
1630 platform is quite easy; see ``lib/Basic/Targets.cpp`` in the clang source
1631 tree. This level of support is also sufficient for conversion to LLVM IR
1632 for simple programs. Proper support for conversion to LLVM IR requires
1633 adding code to ``lib/CodeGen/CGCall.cpp`` at the moment; this is likely to
1634 change soon, though. Generating assembly requires a suitable LLVM
1635 backend.
1636
1637 Operating System Features and Limitations
1638 -----------------------------------------
1639
1640 Darwin (Mac OS X)
1641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
1642
1643 Thread Sanitizer is not supported.
1644
1645 Windows
1646 ^^^^^^^
1647
1648 Clang has experimental support for targeting "Cygming" (Cygwin / MinGW)
1649 platforms.
1650
1651 See also :ref:`Microsoft Extensions <c_ms>`.
1652
1653 Cygwin
1654 """"""
1655
1656 Clang works on Cygwin-1.7.
1657
1658 MinGW32
1659 """""""
1660
1661 Clang works on some mingw32 distributions. Clang assumes directories as
1662 below;
1663
1664 -  ``C:/mingw/include``
1665 -  ``C:/mingw/lib``
1666 -  ``C:/mingw/lib/gcc/mingw32/4.[3-5].0/include/c++``
1667
1668 On MSYS, a few tests might fail.
1669
1670 MinGW-w64
1671 """""""""
1672
1673 For 32-bit (i686-w64-mingw32), and 64-bit (x86\_64-w64-mingw32), Clang
1674 assumes as below;
1675
1676 -  ``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)``
1677 -  ``some_directory/bin/gcc.exe``
1678 -  ``some_directory/bin/clang.exe``
1679 -  ``some_directory/bin/clang++.exe``
1680 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version``
1681 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/x86_64-w64-mingw32``
1682 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/i686-w64-mingw32``
1683 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/backward``
1684 -  ``some_directory/bin/../x86_64-w64-mingw32/include``
1685 -  ``some_directory/bin/../i686-w64-mingw32/include``
1686 -  ``some_directory/bin/../include``
1687
1688 This directory layout is standard for any toolchain you will find on the
1689 official `MinGW-w64 website <http://mingw-w64.sourceforge.net>`_.
1690
1691 Clang expects the GCC executable "gcc.exe" compiled for
1692 ``i686-w64-mingw32`` (or ``x86_64-w64-mingw32``) to be present on PATH.
1693
1694 `Some tests might fail <http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=9072>`_ on
1695 ``x86_64-w64-mingw32``.
1696
1697 .. _clang-cl:
1698
1699 clang-cl
1700 ========
1701
1702 clang-cl is an alternative command-line interface to Clang driver, designed for
1703 compatibility with the Visual C++ compiler, cl.exe.
1704
1705 To enable clang-cl to find system headers, libraries, and the linker when run
1706 from the command-line, it should be executed inside a Visual Studio Native Tools
1707 Command Prompt or a regular Command Prompt where the environment has been set
1708 up using e.g. `vcvars32.bat <http://msdn.microsoft.com/en-us/library/f2ccy3wt.aspx>`_.
1709
1710 clang-cl can also be used from inside Visual Studio  by using an LLVM Platform
1711 Toolset.
1712
1713 Command-Line Options
1714 --------------------
1715
1716 To be compatible with cl.exe, clang-cl supports most of the same command-line
1717 options. Those options can start with either ``/`` or ``-``. It also supports
1718 some of Clang's core options, such as the ``-W`` options.
1719
1720 Options that are known to clang-cl, but not currently supported, are ignored
1721 with a warning. For example:
1722
1723   ::
1724
1725     clang-cl.exe: warning: argument unused during compilation: '/Zi'
1726
1727 To suppress warnings about unused arguments, use the ``-Qunused-arguments`` option.
1728
1729 Options that are not known to clang-cl will cause errors. If they are spelled with a
1730 leading ``/``, they will be mistaken for a filename:
1731
1732   ::
1733
1734     clang-cl.exe: error: no such file or directory: '/foobar'
1735
1736 Please `file a bug <http://llvm.org/bugs/enter_bug.cgi?product=clang&component=Driver>`_
1737 for any valid cl.exe flags that clang-cl does not understand.
1738
1739 Execute ``clang-cl /?`` to see a list of supported options:
1740
1741   ::
1742
1743     /?                     Display available options
1744     /c                     Compile only
1745     /D <macro[=value]>     Define macro
1746     /fallback              Fall back to cl.exe if clang-cl fails to compile
1747     /FA                    Output assembly code file during compilation
1748     /Fa<file or directory> Output assembly code to this file during compilation
1749     /Fe<file or directory> Set output executable file or directory (ends in / or \)
1750     /FI<value>             Include file before parsing
1751     /Fo<file or directory> Set output object file, or directory (ends in / or \)
1752     /GF-                   Disable string pooling
1753     /GR-                   Disable RTTI
1754     /GR                    Enable RTTI
1755     /help                  Display available options
1756     /I <dir>               Add directory to include search path
1757     /J                     Make char type unsigned
1758     /LDd                   Create debug DLL
1759     /LD                    Create DLL
1760     /link <options>        Forward options to the linker
1761     /MDd                   Use DLL debug run-time
1762     /MD                    Use DLL run-time
1763     /MTd                   Use static debug run-time
1764     /MT                    Use static run-time
1765     /Ob0                   Disable inlining
1766     /Od                    Disable optimization
1767     /Oi-                   Disable use of builtin functions
1768     /Oi                    Enable use of builtin functions
1769     /Os                    Optimize for size
1770     /Ot                    Optimize for speed
1771     /Ox                    Maximum optimization
1772     /Oy-                   Disable frame pointer omission
1773     /Oy                    Enable frame pointer omission
1774     /O<n>                  Optimization level
1775     /P                     Only run the preprocessor
1776     /showIncludes          Print info about included files to stderr
1777     /TC                    Treat all source files as C
1778     /Tc <filename>         Specify a C source file
1779     /TP                    Treat all source files as C++
1780     /Tp <filename>         Specify a C++ source file
1781     /U <macro>             Undefine macro
1782     /W0                    Disable all warnings
1783     /W1                    Enable -Wall
1784     /W2                    Enable -Wall
1785     /W3                    Enable -Wall
1786     /W4                    Enable -Wall
1787     /Wall                  Enable -Wall
1788     /WX-                   Do not treat warnings as errors
1789     /WX                    Treat warnings as errors
1790     /w                     Disable all warnings
1791     /Zs                    Syntax-check only
1792
1793 The /fallback Option
1794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1795
1796 When clang-cl is run with the ``/fallback`` option, it will first try to
1797 compile files itself. For any file that it fails to compile, it will fall back
1798 and try to compile the file by invoking cl.exe.
1799
1800 This option is intended to be used as a temporary means to build projects where
1801 clang-cl cannot successfully compile all the files. clang-cl may fail to compile
1802 a file either because it cannot generate code for some C++ feature, or because
1803 it cannot parse some Microsoft language extension.