]> granicus.if.org Git - clang/blob - docs/UsersManual.rst
Despite there being an option, it seems that Sphinx has decided that "=123" is part...
[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 `-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 `-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:`-Wextra-tokens` is ignored for only a single line
715 of code, after which the diagnostics return to whatever state had previously
716 existed.
717
718 .. code-block:: c
719
720   #if foo
721   #endif foo // warning: extra tokens at end of #endif directive
722
723   #pragma clang diagnostic ignored "-Wextra-tokens"
724
725   #if foo
726   #endif foo // no warning
727
728   #pragma clang diagnostic pop
729
730 The push and pop pragmas will save and restore the full diagnostic state
731 of the compiler, regardless of how it was set. That means that it is
732 possible to use push and pop around GCC compatible diagnostics and Clang
733 will push and pop them appropriately, while GCC will ignore the pushes
734 and pops as unknown pragmas. It should be noted that while Clang
735 supports the GCC pragma, Clang and GCC do not support the exact same set
736 of warnings, so even when using GCC compatible #pragmas there is no
737 guarantee that they will have identical behaviour on both compilers.
738
739 In addition to controlling warnings and errors generated by the compiler, it is
740 possible to generate custom warning and error messages through the following
741 pragmas:
742
743 .. code-block:: c
744
745   // The following will produce warning messages
746   #pragma message "some diagnostic message"
747   #pragma GCC warning "TODO: replace deprecated feature"
748
749   // The following will produce an error message
750   #pragma GCC error "Not supported"
751
752 These pragmas operate similarly to the ``#warning`` and ``#error`` preprocessor
753 directives, except that they may also be embedded into preprocessor macros via
754 the C99 ``_Pragma`` operator, for example:
755
756 .. code-block:: c
757
758   #define STR(X) #X
759   #define DEFER(M,...) M(__VA_ARGS__)
760   #define CUSTOM_ERROR(X) _Pragma(STR(GCC error(X " at line " DEFER(STR,__LINE__))))
761
762   CUSTOM_ERROR("Feature not available");
763
764 Controlling Diagnostics in System Headers
765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
766
767 Warnings are suppressed when they occur in system headers. By default,
768 an included file is treated as a system header if it is found in an
769 include path specified by ``-isystem``, but this can be overridden in
770 several ways.
771
772 The ``system_header`` pragma can be used to mark the current file as
773 being a system header. No warnings will be produced from the location of
774 the pragma onwards within the same file.
775
776 .. code-block:: c
777
778   #if foo
779   #endif foo // warning: extra tokens at end of #endif directive
780
781   #pragma clang system_header
782
783   #if foo
784   #endif foo // no warning
785
786 The :option:`--system-header-prefix=` and :option:`--no-system-header-prefix=`
787 command-line arguments can be used to override whether subsets of an include
788 path are treated as system headers. When the name in a ``#include`` directive
789 is found within a header search path and starts with a system prefix, the
790 header is treated as a system header. The last prefix on the
791 command-line which matches the specified header name takes precedence.
792 For instance:
793
794 .. code-block:: console
795
796   $ clang -Ifoo -isystem bar --system-header-prefix=x/ \
797       --no-system-header-prefix=x/y/
798
799 Here, ``#include "x/a.h"`` is treated as including a system header, even
800 if the header is found in ``foo``, and ``#include "x/y/b.h"`` is treated
801 as not including a system header, even if the header is found in
802 ``bar``.
803
804 A ``#include`` directive which finds a file relative to the current
805 directory is treated as including a system header if the including file
806 is treated as a system header.
807
808 .. _diagnostics_enable_everything:
809
810 Enabling All Diagnostics
811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
812
813 In addition to the traditional ``-W`` flags, one can enable **all**
814 diagnostics by passing :option:`-Weverything`. This works as expected
815 with
816 :option:`-Werror`, and also includes the warnings from :option:`-pedantic`.
817
818 Note that when combined with :option:`-w` (which disables all warnings), that
819 flag wins.
820
821 Controlling Static Analyzer Diagnostics
822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
823
824 While not strictly part of the compiler, the diagnostics from Clang's
825 `static analyzer <http://clang-analyzer.llvm.org>`_ can also be
826 influenced by the user via changes to the source code. See the available
827 `annotations <http://clang-analyzer.llvm.org/annotations.html>`_ and the
828 analyzer's `FAQ
829 page <http://clang-analyzer.llvm.org/faq.html#exclude_code>`_ for more
830 information.
831
832 .. _usersmanual-precompiled-headers:
833
834 Precompiled Headers
835 -------------------
836
837 `Precompiled headers <http://en.wikipedia.org/wiki/Precompiled_header>`__
838 are a general approach employed by many compilers to reduce compilation
839 time. The underlying motivation of the approach is that it is common for
840 the same (and often large) header files to be included by multiple
841 source files. Consequently, compile times can often be greatly improved
842 by caching some of the (redundant) work done by a compiler to process
843 headers. Precompiled header files, which represent one of many ways to
844 implement this optimization, are literally files that represent an
845 on-disk cache that contains the vital information necessary to reduce
846 some of the work needed to process a corresponding header file. While
847 details of precompiled headers vary between compilers, precompiled
848 headers have been shown to be highly effective at speeding up program
849 compilation on systems with very large system headers (e.g., Mac OS X).
850
851 Generating a PCH File
852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
853
854 To generate a PCH file using Clang, one invokes Clang with the
855 :option:`-x <language>-header` option. This mirrors the interface in GCC
856 for generating PCH files:
857
858 .. code-block:: console
859
860   $ gcc -x c-header test.h -o test.h.gch
861   $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
862
863 Using a PCH File
864 ^^^^^^^^^^^^^^^^
865
866 A PCH file can then be used as a prefix header when a :option:`-include`
867 option is passed to ``clang``:
868
869 .. code-block:: console
870
871   $ clang -include test.h test.c -o test
872
873 The ``clang`` driver will first check if a PCH file for ``test.h`` is
874 available; if so, the contents of ``test.h`` (and the files it includes)
875 will be processed from the PCH file. Otherwise, Clang falls back to
876 directly processing the content of ``test.h``. This mirrors the behavior
877 of GCC.
878
879 .. note::
880
881   Clang does *not* automatically use PCH files for headers that are directly
882   included within a source file. For example:
883
884   .. code-block:: console
885
886     $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
887     $ cat test.c
888     #include "test.h"
889     $ clang test.c -o test
890
891   In this example, ``clang`` will not automatically use the PCH file for
892   ``test.h`` since ``test.h`` was included directly in the source file and not
893   specified on the command line using :option:`-include`.
894
895 Relocatable PCH Files
896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
897
898 It is sometimes necessary to build a precompiled header from headers
899 that are not yet in their final, installed locations. For example, one
900 might build a precompiled header within the build tree that is then
901 meant to be installed alongside the headers. Clang permits the creation
902 of "relocatable" precompiled headers, which are built with a given path
903 (into the build directory) and can later be used from an installed
904 location.
905
906 To build a relocatable precompiled header, place your headers into a
907 subdirectory whose structure mimics the installed location. For example,
908 if you want to build a precompiled header for the header ``mylib.h``
909 that will be installed into ``/usr/include``, create a subdirectory
910 ``build/usr/include`` and place the header ``mylib.h`` into that
911 subdirectory. If ``mylib.h`` depends on other headers, then they can be
912 stored within ``build/usr/include`` in a way that mimics the installed
913 location.
914
915 Building a relocatable precompiled header requires two additional
916 arguments. First, pass the ``--relocatable-pch`` flag to indicate that
917 the resulting PCH file should be relocatable. Second, pass
918 :option:`-isysroot /path/to/build`, which makes all includes for your library
919 relative to the build directory. For example:
920
921 .. code-block:: console
922
923   # clang -x c-header --relocatable-pch -isysroot /path/to/build /path/to/build/mylib.h mylib.h.pch
924
925 When loading the relocatable PCH file, the various headers used in the
926 PCH file are found from the system header root. For example, ``mylib.h``
927 can be found in ``/usr/include/mylib.h``. If the headers are installed
928 in some other system root, the :option:`-isysroot` option can be used provide
929 a different system root from which the headers will be based. For
930 example, :option:`-isysroot /Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk` will look for
931 ``mylib.h`` in ``/Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk/usr/include/mylib.h``.
932
933 Relocatable precompiled headers are intended to be used in a limited
934 number of cases where the compilation environment is tightly controlled
935 and the precompiled header cannot be generated after headers have been
936 installed.
937
938 .. _controlling-code-generation:
939
940 Controlling Code Generation
941 ---------------------------
942
943 Clang provides a number of ways to control code generation. The options
944 are listed below.
945
946 **-f[no-]sanitize=check1,check2,...**
947    Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
948    behavior.
949
950    This option controls whether Clang adds runtime checks for various
951    forms of undefined or suspicious behavior, and is disabled by
952    default. If a check fails, a diagnostic message is produced at
953    runtime explaining the problem. The main checks are:
954
955    -  .. _opt_fsanitize_address:
956
957       ``-fsanitize=address``:
958       :doc:`AddressSanitizer`, a memory error
959       detector.
960    -  .. _opt_fsanitize_thread:
961
962       ``-fsanitize=thread``: :doc:`ThreadSanitizer`, a data race detector.
963    -  .. _opt_fsanitize_memory:
964
965       ``-fsanitize=memory``: :doc:`MemorySanitizer`,
966       a detector of uninitialized reads. Requires instrumentation of all
967       program code.
968    -  .. _opt_fsanitize_undefined:
969
970       ``-fsanitize=undefined``: :doc:`UndefinedBehaviorSanitizer`,
971       a fast and compatible undefined behavior checker.
972
973    -  ``-fsanitize=dataflow``: :doc:`DataFlowSanitizer`, a general data
974       flow analysis.
975    -  ``-fsanitize=cfi``: :doc:`control flow integrity <ControlFlowIntegrity>`
976       checks. Requires ``-flto``.
977    -  ``-fsanitize=safe-stack``: :doc:`safe stack <SafeStack>`
978       protection against stack-based memory corruption errors.
979
980    There are more fine-grained checks available: see
981    the :ref:`list <ubsan-checks>` of specific kinds of
982    undefined behavior that can be detected and the :ref:`list <cfi-schemes>`
983    of control flow integrity schemes.
984
985    The ``-fsanitize=`` argument must also be provided when linking, in
986    order to link to the appropriate runtime library.
987
988    It is not possible to combine more than one of the ``-fsanitize=address``,
989    ``-fsanitize=thread``, and ``-fsanitize=memory`` checkers in the same
990    program.
991
992 **-f[no-]sanitize-recover=check1,check2,...**
993
994 **-f[no-]sanitize-recover=all**
995
996    Controls which checks enabled by ``-fsanitize=`` flag are non-fatal.
997    If the check is fatal, program will halt after the first error
998    of this kind is detected and error report is printed.
999
1000    By default, non-fatal checks are those enabled by
1001    :doc:`UndefinedBehaviorSanitizer`,
1002    except for ``-fsanitize=return`` and ``-fsanitize=unreachable``. Some
1003    sanitizers may not support recovery (or not support it by default
1004    e.g. :doc:`AddressSanitizer`), and always crash the program after the issue
1005    is detected.
1006
1007    Note that the ``-fsanitize-trap`` flag has precedence over this flag.
1008    This means that if a check has been configured to trap elsewhere on the
1009    command line, or if the check traps by default, this flag will not have
1010    any effect unless that sanitizer's trapping behavior is disabled with
1011    ``-fno-sanitize-trap``.
1012
1013    For example, if a command line contains the flags ``-fsanitize=undefined
1014    -fsanitize-trap=undefined``, the flag ``-fsanitize-recover=alignment``
1015    will have no effect on its own; it will need to be accompanied by
1016    ``-fno-sanitize-trap=alignment``.
1017
1018 **-f[no-]sanitize-trap=check1,check2,...**
1019
1020    Controls which checks enabled by the ``-fsanitize=`` flag trap. This
1021    option is intended for use in cases where the sanitizer runtime cannot
1022    be used (for instance, when building libc or a kernel module), or where
1023    the binary size increase caused by the sanitizer runtime is a concern.
1024
1025    This flag is only compatible with :doc:`control flow integrity
1026    <ControlFlowIntegrity>` schemes and :doc:`UndefinedBehaviorSanitizer`
1027    checks other than ``vptr``. If this flag
1028    is supplied together with ``-fsanitize=undefined``, the ``vptr`` sanitizer
1029    will be implicitly disabled.
1030
1031    This flag is enabled by default for sanitizers in the ``cfi`` group.
1032
1033 .. option:: -fsanitize-blacklist=/path/to/blacklist/file
1034
1035    Disable or modify sanitizer checks for objects (source files, functions,
1036    variables, types) listed in the file. See
1037    :doc:`SanitizerSpecialCaseList` for file format description.
1038
1039 .. option:: -fno-sanitize-blacklist
1040
1041    Don't use blacklist file, if it was specified earlier in the command line.
1042
1043 **-f[no-]sanitize-coverage=[type,features,...]**
1044
1045    Enable simple code coverage in addition to certain sanitizers.
1046    See :doc:`SanitizerCoverage` for more details.
1047
1048 **-f[no-]sanitize-stats**
1049
1050    Enable simple statistics gathering for the enabled sanitizers.
1051    See :doc:`SanitizerStats` for more details.
1052
1053 .. option:: -fsanitize-undefined-trap-on-error
1054
1055    Deprecated alias for ``-fsanitize-trap=undefined``.
1056
1057 .. option:: -fsanitize-cfi-cross-dso
1058
1059    Enable cross-DSO control flow integrity checks. This flag modifies
1060    the behavior of sanitizers in the ``cfi`` group to allow checking
1061    of cross-DSO virtual and indirect calls.
1062
1063 .. option:: -ffast-math
1064
1065    Enable fast-math mode. This defines the ``__FAST_MATH__`` preprocessor
1066    macro, and lets the compiler make aggressive, potentially-lossy assumptions
1067    about floating-point math.  These include:
1068
1069    * Floating-point math obeys regular algebraic rules for real numbers (e.g.
1070      ``+`` and ``*`` are associative, ``x/y == x * (1/y)``, and
1071      ``(a + b) * c == a * c + b * c``),
1072    * operands to floating-point operations are not equal to ``NaN`` and
1073      ``Inf``, and
1074    * ``+0`` and ``-0`` are interchangeable.
1075
1076 .. option:: -fwhole-program-vtables
1077
1078    Enable whole-program vtable optimizations, such as single-implementation
1079    devirtualization and virtual constant propagation, for classes with
1080    :doc:`hidden LTO visibility <LTOVisibility>`. Requires ``-flto``.
1081
1082 .. option:: -fno-assume-sane-operator-new
1083
1084    Don't assume that the C++'s new operator is sane.
1085
1086    This option tells the compiler to do not assume that C++'s global
1087    new operator will always return a pointer that does not alias any
1088    other pointer when the function returns.
1089
1090 .. option:: -ftrap-function=[name]
1091
1092    Instruct code generator to emit a function call to the specified
1093    function name for ``__builtin_trap()``.
1094
1095    LLVM code generator translates ``__builtin_trap()`` to a trap
1096    instruction if it is supported by the target ISA. Otherwise, the
1097    builtin is translated into a call to ``abort``. If this option is
1098    set, then the code generator will always lower the builtin to a call
1099    to the specified function regardless of whether the target ISA has a
1100    trap instruction. This option is useful for environments (e.g.
1101    deeply embedded) where a trap cannot be properly handled, or when
1102    some custom behavior is desired.
1103
1104 .. option:: -ftls-model=[model]
1105
1106    Select which TLS model to use.
1107
1108    Valid values are: ``global-dynamic``, ``local-dynamic``,
1109    ``initial-exec`` and ``local-exec``. The default value is
1110    ``global-dynamic``. The compiler may use a different model if the
1111    selected model is not supported by the target, or if a more
1112    efficient model can be used. The TLS model can be overridden per
1113    variable using the ``tls_model`` attribute.
1114
1115 .. option:: -femulated-tls
1116
1117    Select emulated TLS model, which overrides all -ftls-model choices.
1118
1119    In emulated TLS mode, all access to TLS variables are converted to
1120    calls to __emutls_get_address in the runtime library.
1121
1122 .. option:: -mhwdiv=[values]
1123
1124    Select the ARM modes (arm or thumb) that support hardware division
1125    instructions.
1126
1127    Valid values are: ``arm``, ``thumb`` and ``arm,thumb``.
1128    This option is used to indicate which mode (arm or thumb) supports
1129    hardware division instructions. This only applies to the ARM
1130    architecture.
1131
1132 .. option:: -m[no-]crc
1133
1134    Enable or disable CRC instructions.
1135
1136    This option is used to indicate whether CRC instructions are to
1137    be generated. This only applies to the ARM architecture.
1138
1139    CRC instructions are enabled by default on ARMv8.
1140
1141 .. option:: -mgeneral-regs-only
1142
1143    Generate code which only uses the general purpose registers.
1144
1145    This option restricts the generated code to use general registers
1146    only. This only applies to the AArch64 architecture.
1147
1148 .. option:: -mcompact-branches=[values]
1149
1150    Control the usage of compact branches for MIPSR6.
1151
1152    Valid values are: ``never``, ``optimal`` and ``always``.
1153    The default value is ``optimal`` which generates compact branches
1154    when a delay slot cannot be filled. ``never`` disables the usage of
1155    compact branches and ``always`` generates compact branches whenever
1156    possible.
1157
1158 **-f[no-]max-type-align=[number]**
1159    Instruct the code generator to not enforce a higher alignment than the given
1160    number (of bytes) when accessing memory via an opaque pointer or reference.
1161    This cap is ignored when directly accessing a variable or when the pointee
1162    type has an explicit “aligned” attribute.
1163
1164    The value should usually be determined by the properties of the system allocator.
1165    Some builtin types, especially vector types, have very high natural alignments;
1166    when working with values of those types, Clang usually wants to use instructions
1167    that take advantage of that alignment.  However, many system allocators do
1168    not promise to return memory that is more than 8-byte or 16-byte-aligned.  Use
1169    this option to limit the alignment that the compiler can assume for an arbitrary
1170    pointer, which may point onto the heap.
1171
1172    This option does not affect the ABI alignment of types; the layout of structs and
1173    unions and the value returned by the alignof operator remain the same.
1174
1175    This option can be overridden on a case-by-case basis by putting an explicit
1176    “aligned” alignment on a struct, union, or typedef.  For example:
1177
1178    .. code-block:: console
1179
1180       #include <immintrin.h>
1181       // Make an aligned typedef of the AVX-512 16-int vector type.
1182       typedef __v16si __aligned_v16si __attribute__((aligned(64)));
1183
1184       void initialize_vector(__aligned_v16si *v) {
1185         // The compiler may assume that ‘v’ is 64-byte aligned, regardless of the
1186         // value of -fmax-type-align.
1187       }
1188
1189
1190 Profile Guided Optimization
1191 ---------------------------
1192
1193 Profile information enables better optimization. For example, knowing that a
1194 branch is taken very frequently helps the compiler make better decisions when
1195 ordering basic blocks. Knowing that a function ``foo`` is called more
1196 frequently than another function ``bar`` helps the inliner.
1197
1198 Clang supports profile guided optimization with two different kinds of
1199 profiling. A sampling profiler can generate a profile with very low runtime
1200 overhead, or you can build an instrumented version of the code that collects
1201 more detailed profile information. Both kinds of profiles can provide execution
1202 counts for instructions in the code and information on branches taken and
1203 function invocation.
1204
1205 Regardless of which kind of profiling you use, be careful to collect profiles
1206 by running your code with inputs that are representative of the typical
1207 behavior. Code that is not exercised in the profile will be optimized as if it
1208 is unimportant, and the compiler may make poor optimization choices for code
1209 that is disproportionately used while profiling.
1210
1211 Differences Between Sampling and Instrumentation
1212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1213
1214 Although both techniques are used for similar purposes, there are important
1215 differences between the two:
1216
1217 1. Profile data generated with one cannot be used by the other, and there is no
1218    conversion tool that can convert one to the other. So, a profile generated
1219    via ``-fprofile-instr-generate`` must be used with ``-fprofile-instr-use``.
1220    Similarly, sampling profiles generated by external profilers must be
1221    converted and used with ``-fprofile-sample-use``.
1222
1223 2. Instrumentation profile data can be used for code coverage analysis and
1224    optimization.
1225
1226 3. Sampling profiles can only be used for optimization. They cannot be used for
1227    code coverage analysis. Although it would be technically possible to use
1228    sampling profiles for code coverage, sample-based profiles are too
1229    coarse-grained for code coverage purposes; it would yield poor results.
1230
1231 4. Sampling profiles must be generated by an external tool. The profile
1232    generated by that tool must then be converted into a format that can be read
1233    by LLVM. The section on sampling profilers describes one of the supported
1234    sampling profile formats.
1235
1236
1237 Using Sampling Profilers
1238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1239
1240 Sampling profilers are used to collect runtime information, such as
1241 hardware counters, while your application executes. They are typically
1242 very efficient and do not incur a large runtime overhead. The
1243 sample data collected by the profiler can be used during compilation
1244 to determine what the most executed areas of the code are.
1245
1246 Using the data from a sample profiler requires some changes in the way
1247 a program is built. Before the compiler can use profiling information,
1248 the code needs to execute under the profiler. The following is the
1249 usual build cycle when using sample profilers for optimization:
1250
1251 1. Build the code with source line table information. You can use all the
1252    usual build flags that you always build your application with. The only
1253    requirement is that you add ``-gline-tables-only`` or ``-g`` to the
1254    command line. This is important for the profiler to be able to map
1255    instructions back to source line locations.
1256
1257    .. code-block:: console
1258
1259      $ clang++ -O2 -gline-tables-only code.cc -o code
1260
1261 2. Run the executable under a sampling profiler. The specific profiler
1262    you use does not really matter, as long as its output can be converted
1263    into the format that the LLVM optimizer understands. Currently, there
1264    exists a conversion tool for the Linux Perf profiler
1265    (https://perf.wiki.kernel.org/), so these examples assume that you
1266    are using Linux Perf to profile your code.
1267
1268    .. code-block:: console
1269
1270      $ perf record -b ./code
1271
1272    Note the use of the ``-b`` flag. This tells Perf to use the Last Branch
1273    Record (LBR) to record call chains. While this is not strictly required,
1274    it provides better call information, which improves the accuracy of
1275    the profile data.
1276
1277 3. Convert the collected profile data to LLVM's sample profile format.
1278    This is currently supported via the AutoFDO converter ``create_llvm_prof``.
1279    It is available at http://github.com/google/autofdo. Once built and
1280    installed, you can convert the ``perf.data`` file to LLVM using
1281    the command:
1282
1283    .. code-block:: console
1284
1285      $ create_llvm_prof --binary=./code --out=code.prof
1286
1287    This will read ``perf.data`` and the binary file ``./code`` and emit
1288    the profile data in ``code.prof``. Note that if you ran ``perf``
1289    without the ``-b`` flag, you need to use ``--use_lbr=false`` when
1290    calling ``create_llvm_prof``.
1291
1292 4. Build the code again using the collected profile. This step feeds
1293    the profile back to the optimizers. This should result in a binary
1294    that executes faster than the original one. Note that you are not
1295    required to build the code with the exact same arguments that you
1296    used in the first step. The only requirement is that you build the code
1297    with ``-gline-tables-only`` and ``-fprofile-sample-use``.
1298
1299    .. code-block:: console
1300
1301      $ clang++ -O2 -gline-tables-only -fprofile-sample-use=code.prof code.cc -o code
1302
1303
1304 Sample Profile Formats
1305 """"""""""""""""""""""
1306
1307 Since external profilers generate profile data in a variety of custom formats,
1308 the data generated by the profiler must be converted into a format that can be
1309 read by the backend. LLVM supports three different sample profile formats:
1310
1311 1. ASCII text. This is the easiest one to generate. The file is divided into
1312    sections, which correspond to each of the functions with profile
1313    information. The format is described below. It can also be generated from
1314    the binary or gcov formats using the ``llvm-profdata`` tool.
1315
1316 2. Binary encoding. This uses a more efficient encoding that yields smaller
1317    profile files. This is the format generated by the ``create_llvm_prof`` tool
1318    in http://github.com/google/autofdo.
1319
1320 3. GCC encoding. This is based on the gcov format, which is accepted by GCC. It
1321    is only interesting in environments where GCC and Clang co-exist. This
1322    encoding is only generated by the ``create_gcov`` tool in
1323    http://github.com/google/autofdo. It can be read by LLVM and
1324    ``llvm-profdata``, but it cannot be generated by either.
1325
1326 If you are using Linux Perf to generate sampling profiles, you can use the
1327 conversion tool ``create_llvm_prof`` described in the previous section.
1328 Otherwise, you will need to write a conversion tool that converts your
1329 profiler's native format into one of these three.
1330
1331
1332 Sample Profile Text Format
1333 """"""""""""""""""""""""""
1334
1335 This section describes the ASCII text format for sampling profiles. It is,
1336 arguably, the easiest one to generate. If you are interested in generating any
1337 of the other two, consult the ``ProfileData`` library in in LLVM's source tree
1338 (specifically, ``include/llvm/ProfileData/SampleProfReader.h``).
1339
1340 .. code-block:: console
1341
1342     function1:total_samples:total_head_samples
1343      offset1[.discriminator]: number_of_samples [fn1:num fn2:num ... ]
1344      offset2[.discriminator]: number_of_samples [fn3:num fn4:num ... ]
1345      ...
1346      offsetN[.discriminator]: number_of_samples [fn5:num fn6:num ... ]
1347      offsetA[.discriminator]: fnA:num_of_total_samples
1348       offsetA1[.discriminator]: number_of_samples [fn7:num fn8:num ... ]
1349       offsetA1[.discriminator]: number_of_samples [fn9:num fn10:num ... ]
1350       offsetB[.discriminator]: fnB:num_of_total_samples
1351        offsetB1[.discriminator]: number_of_samples [fn11:num fn12:num ... ]
1352
1353 This is a nested tree in which the identation represents the nesting level
1354 of the inline stack. There are no blank lines in the file. And the spacing
1355 within a single line is fixed. Additional spaces will result in an error
1356 while reading the file.
1357
1358 Any line starting with the '#' character is completely ignored.
1359
1360 Inlined calls are represented with indentation. The Inline stack is a
1361 stack of source locations in which the top of the stack represents the
1362 leaf function, and the bottom of the stack represents the actual
1363 symbol to which the instruction belongs.
1364
1365 Function names must be mangled in order for the profile loader to
1366 match them in the current translation unit. The two numbers in the
1367 function header specify how many total samples were accumulated in the
1368 function (first number), and the total number of samples accumulated
1369 in the prologue of the function (second number). This head sample
1370 count provides an indicator of how frequently the function is invoked.
1371
1372 There are two types of lines in the function body.
1373
1374 -  Sampled line represents the profile information of a source location.
1375    ``offsetN[.discriminator]: number_of_samples [fn5:num fn6:num ... ]``
1376
1377 -  Callsite line represents the profile information of an inlined callsite.
1378    ``offsetA[.discriminator]: fnA:num_of_total_samples``
1379
1380 Each sampled line may contain several items. Some are optional (marked
1381 below):
1382
1383 a. Source line offset. This number represents the line number
1384    in the function where the sample was collected. The line number is
1385    always relative to the line where symbol of the function is
1386    defined. So, if the function has its header at line 280, the offset
1387    13 is at line 293 in the file.
1388
1389    Note that this offset should never be a negative number. This could
1390    happen in cases like macros. The debug machinery will register the
1391    line number at the point of macro expansion. So, if the macro was
1392    expanded in a line before the start of the function, the profile
1393    converter should emit a 0 as the offset (this means that the optimizers
1394    will not be able to associate a meaningful weight to the instructions
1395    in the macro).
1396
1397 b. [OPTIONAL] Discriminator. This is used if the sampled program
1398    was compiled with DWARF discriminator support
1399    (http://wiki.dwarfstd.org/index.php?title=Path_Discriminators).
1400    DWARF discriminators are unsigned integer values that allow the
1401    compiler to distinguish between multiple execution paths on the
1402    same source line location.
1403
1404    For example, consider the line of code ``if (cond) foo(); else bar();``.
1405    If the predicate ``cond`` is true 80% of the time, then the edge
1406    into function ``foo`` should be considered to be taken most of the
1407    time. But both calls to ``foo`` and ``bar`` are at the same source
1408    line, so a sample count at that line is not sufficient. The
1409    compiler needs to know which part of that line is taken more
1410    frequently.
1411
1412    This is what discriminators provide. In this case, the calls to
1413    ``foo`` and ``bar`` will be at the same line, but will have
1414    different discriminator values. This allows the compiler to correctly
1415    set edge weights into ``foo`` and ``bar``.
1416
1417 c. Number of samples. This is an integer quantity representing the
1418    number of samples collected by the profiler at this source
1419    location.
1420
1421 d. [OPTIONAL] Potential call targets and samples. If present, this
1422    line contains a call instruction. This models both direct and
1423    number of samples. For example,
1424
1425    .. code-block:: console
1426
1427      130: 7  foo:3  bar:2  baz:7
1428
1429    The above means that at relative line offset 130 there is a call
1430    instruction that calls one of ``foo()``, ``bar()`` and ``baz()``,
1431    with ``baz()`` being the relatively more frequently called target.
1432
1433 As an example, consider a program with the call chain ``main -> foo -> bar``.
1434 When built with optimizations enabled, the compiler may inline the
1435 calls to ``bar`` and ``foo`` inside ``main``. The generated profile
1436 could then be something like this:
1437
1438 .. code-block:: console
1439
1440     main:35504:0
1441     1: _Z3foov:35504
1442       2: _Z32bari:31977
1443       1.1: 31977
1444     2: 0
1445
1446 This profile indicates that there were a total of 35,504 samples
1447 collected in main. All of those were at line 1 (the call to ``foo``).
1448 Of those, 31,977 were spent inside the body of ``bar``. The last line
1449 of the profile (``2: 0``) corresponds to line 2 inside ``main``. No
1450 samples were collected there.
1451
1452 Profiling with Instrumentation
1453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1454
1455 Clang also supports profiling via instrumentation. This requires building a
1456 special instrumented version of the code and has some runtime
1457 overhead during the profiling, but it provides more detailed results than a
1458 sampling profiler. It also provides reproducible results, at least to the
1459 extent that the code behaves consistently across runs.
1460
1461 Here are the steps for using profile guided optimization with
1462 instrumentation:
1463
1464 1. Build an instrumented version of the code by compiling and linking with the
1465    ``-fprofile-instr-generate`` option.
1466
1467    .. code-block:: console
1468
1469      $ clang++ -O2 -fprofile-instr-generate code.cc -o code
1470
1471 2. Run the instrumented executable with inputs that reflect the typical usage.
1472    By default, the profile data will be written to a ``default.profraw`` file
1473    in the current directory. You can override that default by setting the
1474    ``LLVM_PROFILE_FILE`` environment variable to specify an alternate file.
1475    Any instance of ``%p`` in that file name will be replaced by the process
1476    ID, so that you can easily distinguish the profile output from multiple
1477    runs.
1478
1479    .. code-block:: console
1480
1481      $ LLVM_PROFILE_FILE="code-%p.profraw" ./code
1482
1483 3. Combine profiles from multiple runs and convert the "raw" profile format to
1484    the input expected by clang. Use the ``merge`` command of the
1485    ``llvm-profdata`` tool to do this.
1486
1487    .. code-block:: console
1488
1489      $ llvm-profdata merge -output=code.profdata code-*.profraw
1490
1491    Note that this step is necessary even when there is only one "raw" profile,
1492    since the merge operation also changes the file format.
1493
1494 4. Build the code again using the ``-fprofile-instr-use`` option to specify the
1495    collected profile data.
1496
1497    .. code-block:: console
1498
1499      $ clang++ -O2 -fprofile-instr-use=code.profdata code.cc -o code
1500
1501    You can repeat step 4 as often as you like without regenerating the
1502    profile. As you make changes to your code, clang may no longer be able to
1503    use the profile data. It will warn you when this happens.
1504
1505 Profile generation and use can also be controlled by the GCC-compatible flags
1506 ``-fprofile-generate`` and ``-fprofile-use``. Although these flags are
1507 semantically equivalent to their GCC counterparts, they *do not* handle
1508 GCC-compatible profiles. They are only meant to implement GCC's semantics
1509 with respect to profile creation and use.
1510
1511 .. option:: -fprofile-generate[=<dirname>]
1512
1513   Without any other arguments, ``-fprofile-generate`` behaves identically to
1514   ``-fprofile-instr-generate``. When given a directory name, it generates the
1515   profile file ``default.profraw`` in the directory named ``dirname``. If
1516   ``dirname`` does not exist, it will be created at runtime. The environment
1517   variable ``LLVM_PROFILE_FILE`` can be used to override the directory and
1518   filename for the profile file at runtime. For example,
1519
1520   .. code-block:: console
1521
1522     $ clang++ -O2 -fprofile-generate=yyy/zzz code.cc -o code
1523
1524   When ``code`` is executed, the profile will be written to the file
1525   ``yyy/zzz/default.profraw``. This can be altered at runtime via the
1526   ``LLVM_PROFILE_FILE`` environment variable:
1527
1528   .. code-block:: console
1529
1530     $ LLVM_PROFILE_FILE=/tmp/myprofile/code.profraw ./code
1531
1532   The above invocation will produce the profile file
1533   ``/tmp/myprofile/code.profraw`` instead of ``yyy/zzz/default.profraw``.
1534   Notice that ``LLVM_PROFILE_FILE`` overrides the directory *and* the file
1535   name for the profile file.
1536
1537 .. option:: -fprofile-use[=<pathname>]
1538
1539   Without any other arguments, ``-fprofile-use`` behaves identically to
1540   ``-fprofile-instr-use``. Otherwise, if ``pathname`` is the full path to a
1541   profile file, it reads from that file. If ``pathname`` is a directory name,
1542   it reads from ``pathname/default.profdata``.
1543
1544 Disabling Instrumentation
1545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1546
1547 In certain situations, it may be useful to disable profile generation or use
1548 for specific files in a build, without affecting the main compilation flags
1549 used for the other files in the project.
1550
1551 In these cases, you can use the flag ``-fno-profile-instr-generate`` (or
1552 ``-fno-profile-generate``) to disable profile generation, and
1553 ``-fno-profile-instr-use`` (or ``-fno-profile-use``) to disable profile use.
1554
1555 Note that these flags should appear after the corresponding profile
1556 flags to have an effect.
1557
1558 Controlling Debug Information
1559 -----------------------------
1560
1561 Controlling Size of Debug Information
1562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1563
1564 Debug info kind generated by Clang can be set by one of the flags listed
1565 below. If multiple flags are present, the last one is used.
1566
1567 .. option:: -g0
1568
1569   Don't generate any debug info (default).
1570
1571 .. option:: -gline-tables-only
1572
1573   Generate line number tables only.
1574
1575   This kind of debug info allows to obtain stack traces with function names,
1576   file names and line numbers (by such tools as ``gdb`` or ``addr2line``).  It
1577   doesn't contain any other data (e.g. description of local variables or
1578   function parameters).
1579
1580 .. option:: -fstandalone-debug
1581
1582   Clang supports a number of optimizations to reduce the size of debug
1583   information in the binary. They work based on the assumption that
1584   the debug type information can be spread out over multiple
1585   compilation units.  For instance, Clang will not emit type
1586   definitions for types that are not needed by a module and could be
1587   replaced with a forward declaration.  Further, Clang will only emit
1588   type info for a dynamic C++ class in the module that contains the
1589   vtable for the class.
1590
1591   The **-fstandalone-debug** option turns off these optimizations.
1592   This is useful when working with 3rd-party libraries that don't come
1593   with debug information.  Note that Clang will never emit type
1594   information for types that are not referenced at all by the program.
1595
1596 .. option:: -fno-standalone-debug
1597
1598    On Darwin **-fstandalone-debug** is enabled by default. The
1599    **-fno-standalone-debug** option can be used to get to turn on the
1600    vtable-based optimization described above.
1601
1602 .. option:: -g
1603
1604   Generate complete debug info.
1605
1606 Controlling Debugger "Tuning"
1607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1608
1609 While Clang generally emits standard DWARF debug info (http://dwarfstd.org),
1610 different debuggers may know how to take advantage of different specific DWARF
1611 features. You can "tune" the debug info for one of several different debuggers.
1612
1613 .. option:: -ggdb, -glldb, -gsce
1614
1615   Tune the debug info for the ``gdb``, ``lldb``, or Sony Computer Entertainment
1616   debugger, respectively. Each of these options implies **-g**. (Therefore, if
1617   you want both **-gline-tables-only** and debugger tuning, the tuning option
1618   must come first.)
1619
1620
1621 Comment Parsing Options
1622 -----------------------
1623
1624 Clang parses Doxygen and non-Doxygen style documentation comments and attaches
1625 them to the appropriate declaration nodes.  By default, it only parses
1626 Doxygen-style comments and ignores ordinary comments starting with ``//`` and
1627 ``/*``.
1628
1629 .. option:: -Wdocumentation
1630
1631   Emit warnings about use of documentation comments.  This warning group is off
1632   by default.
1633
1634   This includes checking that ``\param`` commands name parameters that actually
1635   present in the function signature, checking that ``\returns`` is used only on
1636   functions that actually return a value etc.
1637
1638 .. option:: -Wno-documentation-unknown-command
1639
1640   Don't warn when encountering an unknown Doxygen command.
1641
1642 .. option:: -fparse-all-comments
1643
1644   Parse all comments as documentation comments (including ordinary comments
1645   starting with ``//`` and ``/*``).
1646
1647 .. option:: -fcomment-block-commands=[commands]
1648
1649   Define custom documentation commands as block commands.  This allows Clang to
1650   construct the correct AST for these custom commands, and silences warnings
1651   about unknown commands.  Several commands must be separated by a comma
1652   *without trailing space*; e.g. ``-fcomment-block-commands=foo,bar`` defines
1653   custom commands ``\foo`` and ``\bar``.
1654
1655   It is also possible to use ``-fcomment-block-commands`` several times; e.g.
1656   ``-fcomment-block-commands=foo -fcomment-block-commands=bar`` does the same
1657   as above.
1658
1659 .. _c:
1660
1661 C Language Features
1662 ===================
1663
1664 The support for standard C in clang is feature-complete except for the
1665 C99 floating-point pragmas.
1666
1667 Extensions supported by clang
1668 -----------------------------
1669
1670 See :doc:`LanguageExtensions`.
1671
1672 Differences between various standard modes
1673 ------------------------------------------
1674
1675 clang supports the -std option, which changes what language mode clang
1676 uses. The supported modes for C are c89, gnu89, c94, c99, gnu99, c11,
1677 gnu11, and various aliases for those modes. If no -std option is
1678 specified, clang defaults to gnu11 mode. Many C99 and C11 features are
1679 supported in earlier modes as a conforming extension, with a warning. Use
1680 ``-pedantic-errors`` to request an error if a feature from a later standard
1681 revision is used in an earlier mode.
1682
1683 Differences between all ``c*`` and ``gnu*`` modes:
1684
1685 -  ``c*`` modes define "``__STRICT_ANSI__``".
1686 -  Target-specific defines not prefixed by underscores, like "linux",
1687    are defined in ``gnu*`` modes.
1688 -  Trigraphs default to being off in ``gnu*`` modes; they can be enabled by
1689    the -trigraphs option.
1690 -  The parser recognizes "asm" and "typeof" as keywords in ``gnu*`` modes;
1691    the variants "``__asm__``" and "``__typeof__``" are recognized in all
1692    modes.
1693 -  The Apple "blocks" extension is recognized by default in ``gnu*`` modes
1694    on some platforms; it can be enabled in any mode with the "-fblocks"
1695    option.
1696 -  Arrays that are VLA's according to the standard, but which can be
1697    constant folded by the frontend are treated as fixed size arrays.
1698    This occurs for things like "int X[(1, 2)];", which is technically a
1699    VLA. ``c*`` modes are strictly compliant and treat these as VLAs.
1700
1701 Differences between ``*89`` and ``*99`` modes:
1702
1703 -  The ``*99`` modes default to implementing "inline" as specified in C99,
1704    while the ``*89`` modes implement the GNU version. This can be
1705    overridden for individual functions with the ``__gnu_inline__``
1706    attribute.
1707 -  Digraphs are not recognized in c89 mode.
1708 -  The scope of names defined inside a "for", "if", "switch", "while",
1709    or "do" statement is different. (example: "``if ((struct x {int
1710    x;}*)0) {}``".)
1711 -  ``__STDC_VERSION__`` is not defined in ``*89`` modes.
1712 -  "inline" is not recognized as a keyword in c89 mode.
1713 -  "restrict" is not recognized as a keyword in ``*89`` modes.
1714 -  Commas are allowed in integer constant expressions in ``*99`` modes.
1715 -  Arrays which are not lvalues are not implicitly promoted to pointers
1716    in ``*89`` modes.
1717 -  Some warnings are different.
1718
1719 Differences between ``*99`` and ``*11`` modes:
1720
1721 -  Warnings for use of C11 features are disabled.
1722 -  ``__STDC_VERSION__`` is defined to ``201112L`` rather than ``199901L``.
1723
1724 c94 mode is identical to c89 mode except that digraphs are enabled in
1725 c94 mode (FIXME: And ``__STDC_VERSION__`` should be defined!).
1726
1727 GCC extensions not implemented yet
1728 ----------------------------------
1729
1730 clang tries to be compatible with gcc as much as possible, but some gcc
1731 extensions are not implemented yet:
1732
1733 -  clang does not support decimal floating point types (``_Decimal32`` and
1734    friends) or fixed-point types (``_Fract`` and friends); nobody has
1735    expressed interest in these features yet, so it's hard to say when
1736    they will be implemented.
1737 -  clang does not support nested functions; this is a complex feature
1738    which is infrequently used, so it is unlikely to be implemented
1739    anytime soon. In C++11 it can be emulated by assigning lambda
1740    functions to local variables, e.g:
1741
1742    .. code-block:: cpp
1743
1744      auto const local_function = [&](int parameter) {
1745        // Do something
1746      };
1747      ...
1748      local_function(1);
1749
1750 -  clang does not support static initialization of flexible array
1751    members. This appears to be a rarely used extension, but could be
1752    implemented pending user demand.
1753 -  clang does not support
1754    ``__builtin_va_arg_pack``/``__builtin_va_arg_pack_len``. This is
1755    used rarely, but in some potentially interesting places, like the
1756    glibc headers, so it may be implemented pending user demand. Note
1757    that because clang pretends to be like GCC 4.2, and this extension
1758    was introduced in 4.3, the glibc headers will not try to use this
1759    extension with clang at the moment.
1760 -  clang does not support the gcc extension for forward-declaring
1761    function parameters; this has not shown up in any real-world code
1762    yet, though, so it might never be implemented.
1763
1764 This is not a complete list; if you find an unsupported extension
1765 missing from this list, please send an e-mail to cfe-dev. This list
1766 currently excludes C++; see :ref:`C++ Language Features <cxx>`. Also, this
1767 list does not include bugs in mostly-implemented features; please see
1768 the `bug
1769 tracker <http://llvm.org/bugs/buglist.cgi?quicksearch=product%3Aclang+component%3A-New%2BBugs%2CAST%2CBasic%2CDriver%2CHeaders%2CLLVM%2BCodeGen%2Cparser%2Cpreprocessor%2CSemantic%2BAnalyzer>`_
1770 for known existing bugs (FIXME: Is there a section for bug-reporting
1771 guidelines somewhere?).
1772
1773 Intentionally unsupported GCC extensions
1774 ----------------------------------------
1775
1776 -  clang does not support the gcc extension that allows variable-length
1777    arrays in structures. This is for a few reasons: one, it is tricky to
1778    implement, two, the extension is completely undocumented, and three,
1779    the extension appears to be rarely used. Note that clang *does*
1780    support flexible array members (arrays with a zero or unspecified
1781    size at the end of a structure).
1782 -  clang does not have an equivalent to gcc's "fold"; this means that
1783    clang doesn't accept some constructs gcc might accept in contexts
1784    where a constant expression is required, like "x-x" where x is a
1785    variable.
1786 -  clang does not support ``__builtin_apply`` and friends; this extension
1787    is extremely obscure and difficult to implement reliably.
1788
1789 .. _c_ms:
1790
1791 Microsoft extensions
1792 --------------------
1793
1794 clang has support for many extensions from Microsoft Visual C++. To enable these
1795 extensions, use the ``-fms-extensions`` command-line option. This is the default
1796 for Windows targets. Clang does not implement every pragma or declspec provided
1797 by MSVC, but the popular ones, such as ``__declspec(dllexport)`` and ``#pragma
1798 comment(lib)`` are well supported.
1799
1800 clang has a ``-fms-compatibility`` flag that makes clang accept enough
1801 invalid C++ to be able to parse most Microsoft headers. For example, it
1802 allows `unqualified lookup of dependent base class members
1803 <http://clang.llvm.org/compatibility.html#dep_lookup_bases>`_, which is
1804 a common compatibility issue with clang. This flag is enabled by default
1805 for Windows targets.
1806
1807 ``-fdelayed-template-parsing`` lets clang delay parsing of function template
1808 definitions until the end of a translation unit. This flag is enabled by
1809 default for Windows targets.
1810
1811 For compatibility with existing code that compiles with MSVC, clang defines the
1812 ``_MSC_VER`` and ``_MSC_FULL_VER`` macros. These default to the values of 1800
1813 and 180000000 respectively, making clang look like an early release of Visual
1814 C++ 2013. The ``-fms-compatibility-version=`` flag overrides these values.  It
1815 accepts a dotted version tuple, such as 19.00.23506. Changing the MSVC
1816 compatibility version makes clang behave more like that version of MSVC. For
1817 example, ``-fms-compatibility-version=19`` will enable C++14 features and define
1818 ``char16_t`` and ``char32_t`` as builtin types.
1819
1820 .. _cxx:
1821
1822 C++ Language Features
1823 =====================
1824
1825 clang fully implements all of standard C++98 except for exported
1826 templates (which were removed in C++11), and all of standard C++11
1827 and the current draft standard for C++1y.
1828
1829 Controlling implementation limits
1830 ---------------------------------
1831
1832 .. option:: -fbracket-depth=N
1833
1834   Sets the limit for nested parentheses, brackets, and braces to N.  The
1835   default is 256.
1836
1837 .. option:: -fconstexpr-depth=N
1838
1839   Sets the limit for recursive constexpr function invocations to N.  The
1840   default is 512.
1841
1842 .. option:: -ftemplate-depth=N
1843
1844   Sets the limit for recursively nested template instantiations to N.  The
1845   default is 256.
1846
1847 .. option:: -foperator-arrow-depth=N
1848
1849   Sets the limit for iterative calls to 'operator->' functions to N.  The
1850   default is 256.
1851
1852 .. _objc:
1853
1854 Objective-C Language Features
1855 =============================
1856
1857 .. _objcxx:
1858
1859 Objective-C++ Language Features
1860 ===============================
1861
1862 .. _openmp:
1863
1864 OpenMP Features
1865 ===============
1866
1867 Clang supports all OpenMP 3.1 directives and clauses.  In addition, some
1868 features of OpenMP 4.0 are supported.  For example, ``#pragma omp simd``,
1869 ``#pragma omp for simd``, ``#pragma omp parallel for simd`` directives, extended
1870 set of atomic constructs, ``proc_bind`` clause for all parallel-based
1871 directives, ``depend`` clause for ``#pragma omp task`` directive (except for
1872 array sections), ``#pragma omp cancel`` and ``#pragma omp cancellation point``
1873 directives, and ``#pragma omp taskgroup`` directive.
1874
1875 Use :option:`-fopenmp` to enable OpenMP. Support for OpenMP can be disabled with
1876 :option:`-fno-openmp`.
1877
1878 Controlling implementation limits
1879 ---------------------------------
1880
1881 .. option:: -fopenmp-use-tls
1882
1883  Controls code generation for OpenMP threadprivate variables. In presence of
1884  this option all threadprivate variables are generated the same way as thread
1885  local variables, using TLS support. If :option:`-fno-openmp-use-tls`
1886  is provided or target does not support TLS, code generation for threadprivate
1887  variables relies on OpenMP runtime library.
1888
1889 .. _target_features:
1890
1891 Target-Specific Features and Limitations
1892 ========================================
1893
1894 CPU Architectures Features and Limitations
1895 ------------------------------------------
1896
1897 X86
1898 ^^^
1899
1900 The support for X86 (both 32-bit and 64-bit) is considered stable on
1901 Darwin (Mac OS X), Linux, FreeBSD, and Dragonfly BSD: it has been tested
1902 to correctly compile many large C, C++, Objective-C, and Objective-C++
1903 codebases.
1904
1905 On ``x86_64-mingw32``, passing i128(by value) is incompatible with the
1906 Microsoft x64 calling convention. You might need to tweak
1907 ``WinX86_64ABIInfo::classify()`` in lib/CodeGen/TargetInfo.cpp.
1908
1909 For the X86 target, clang supports the :option:`-m16` command line
1910 argument which enables 16-bit code output. This is broadly similar to
1911 using ``asm(".code16gcc")`` with the GNU toolchain. The generated code
1912 and the ABI remains 32-bit but the assembler emits instructions
1913 appropriate for a CPU running in 16-bit mode, with address-size and
1914 operand-size prefixes to enable 32-bit addressing and operations.
1915
1916 ARM
1917 ^^^
1918
1919 The support for ARM (specifically ARMv6 and ARMv7) is considered stable
1920 on Darwin (iOS): it has been tested to correctly compile many large C,
1921 C++, Objective-C, and Objective-C++ codebases. Clang only supports a
1922 limited number of ARM architectures. It does not yet fully support
1923 ARMv5, for example.
1924
1925 PowerPC
1926 ^^^^^^^
1927
1928 The support for PowerPC (especially PowerPC64) is considered stable
1929 on Linux and FreeBSD: it has been tested to correctly compile many
1930 large C and C++ codebases. PowerPC (32bit) is still missing certain
1931 features (e.g. PIC code on ELF platforms).
1932
1933 Other platforms
1934 ^^^^^^^^^^^^^^^
1935
1936 clang currently contains some support for other architectures (e.g. Sparc);
1937 however, significant pieces of code generation are still missing, and they
1938 haven't undergone significant testing.
1939
1940 clang contains limited support for the MSP430 embedded processor, but
1941 both the clang support and the LLVM backend support are highly
1942 experimental.
1943
1944 Other platforms are completely unsupported at the moment. Adding the
1945 minimal support needed for parsing and semantic analysis on a new
1946 platform is quite easy; see ``lib/Basic/Targets.cpp`` in the clang source
1947 tree. This level of support is also sufficient for conversion to LLVM IR
1948 for simple programs. Proper support for conversion to LLVM IR requires
1949 adding code to ``lib/CodeGen/CGCall.cpp`` at the moment; this is likely to
1950 change soon, though. Generating assembly requires a suitable LLVM
1951 backend.
1952
1953 Operating System Features and Limitations
1954 -----------------------------------------
1955
1956 Darwin (Mac OS X)
1957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
1958
1959 Thread Sanitizer is not supported.
1960
1961 Windows
1962 ^^^^^^^
1963
1964 Clang has experimental support for targeting "Cygming" (Cygwin / MinGW)
1965 platforms.
1966
1967 See also :ref:`Microsoft Extensions <c_ms>`.
1968
1969 Cygwin
1970 """"""
1971
1972 Clang works on Cygwin-1.7.
1973
1974 MinGW32
1975 """""""
1976
1977 Clang works on some mingw32 distributions. Clang assumes directories as
1978 below;
1979
1980 -  ``C:/mingw/include``
1981 -  ``C:/mingw/lib``
1982 -  ``C:/mingw/lib/gcc/mingw32/4.[3-5].0/include/c++``
1983
1984 On MSYS, a few tests might fail.
1985
1986 MinGW-w64
1987 """""""""
1988
1989 For 32-bit (i686-w64-mingw32), and 64-bit (x86\_64-w64-mingw32), Clang
1990 assumes as below;
1991
1992 -  ``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)``
1993 -  ``some_directory/bin/gcc.exe``
1994 -  ``some_directory/bin/clang.exe``
1995 -  ``some_directory/bin/clang++.exe``
1996 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version``
1997 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/x86_64-w64-mingw32``
1998 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/i686-w64-mingw32``
1999 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/backward``
2000 -  ``some_directory/bin/../x86_64-w64-mingw32/include``
2001 -  ``some_directory/bin/../i686-w64-mingw32/include``
2002 -  ``some_directory/bin/../include``
2003
2004 This directory layout is standard for any toolchain you will find on the
2005 official `MinGW-w64 website <http://mingw-w64.sourceforge.net>`_.
2006
2007 Clang expects the GCC executable "gcc.exe" compiled for
2008 ``i686-w64-mingw32`` (or ``x86_64-w64-mingw32``) to be present on PATH.
2009
2010 `Some tests might fail <http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=9072>`_ on
2011 ``x86_64-w64-mingw32``.
2012
2013 .. _clang-cl:
2014
2015 clang-cl
2016 ========
2017
2018 clang-cl is an alternative command-line interface to Clang driver, designed for
2019 compatibility with the Visual C++ compiler, cl.exe.
2020
2021 To enable clang-cl to find system headers, libraries, and the linker when run
2022 from the command-line, it should be executed inside a Visual Studio Native Tools
2023 Command Prompt or a regular Command Prompt where the environment has been set
2024 up using e.g. `vcvars32.bat <http://msdn.microsoft.com/en-us/library/f2ccy3wt.aspx>`_.
2025
2026 clang-cl can also be used from inside Visual Studio  by using an LLVM Platform
2027 Toolset.
2028
2029 Command-Line Options
2030 --------------------
2031
2032 To be compatible with cl.exe, clang-cl supports most of the same command-line
2033 options. Those options can start with either ``/`` or ``-``. It also supports
2034 some of Clang's core options, such as the ``-W`` options.
2035
2036 Options that are known to clang-cl, but not currently supported, are ignored
2037 with a warning. For example:
2038
2039   ::
2040
2041     clang-cl.exe: warning: argument unused during compilation: '/AI'
2042
2043 To suppress warnings about unused arguments, use the ``-Qunused-arguments`` option.
2044
2045 Options that are not known to clang-cl will be ignored by default. Use the
2046 ``-Werror=unknown-argument`` option in order to treat them as errors. If these
2047 options are spelled with a leading ``/``, they will be mistaken for a filename:
2048
2049   ::
2050
2051     clang-cl.exe: error: no such file or directory: '/foobar'
2052
2053 Please `file a bug <http://llvm.org/bugs/enter_bug.cgi?product=clang&component=Driver>`_
2054 for any valid cl.exe flags that clang-cl does not understand.
2055
2056 Execute ``clang-cl /?`` to see a list of supported options:
2057
2058   ::
2059
2060     CL.EXE COMPATIBILITY OPTIONS:
2061       /?                     Display available options
2062       /arch:<value>          Set architecture for code generation
2063       /Brepro-               Emit an object file which cannot be reproduced over time
2064       /Brepro                Emit an object file which can be reproduced over time
2065       /C                     Don't discard comments when preprocessing
2066       /c                     Compile only
2067       /D <macro[=value]>     Define macro
2068       /EH<value>             Exception handling model
2069       /EP                    Disable linemarker output and preprocess to stdout
2070       /E                     Preprocess to stdout
2071       /fallback              Fall back to cl.exe if clang-cl fails to compile
2072       /FA                    Output assembly code file during compilation
2073       /Fa<file or directory> Output assembly code to this file during compilation (with /FA)
2074       /Fe<file or directory> Set output executable file or directory (ends in / or \)
2075       /FI <value>            Include file before parsing
2076       /Fi<file>              Set preprocess output file name (with /P)
2077       /Fo<file or directory> Set output object file, or directory (ends in / or \) (with /c)
2078       /fp:except-
2079       /fp:except
2080       /fp:fast
2081       /fp:precise
2082       /fp:strict
2083       /GA                    Assume thread-local variables are defined in the executable
2084       /GF-                   Disable string pooling
2085       /GR-                   Disable emission of RTTI data
2086       /GR                    Enable emission of RTTI data
2087       /Gs<value>             Set stack probe size
2088       /Gw-                   Don't put each data item in its own section
2089       /Gw                    Put each data item in its own section
2090       /Gy-                   Don't put each function in its own section
2091       /Gy                    Put each function in its own section
2092       /help                  Display available options
2093       /I <dir>               Add directory to include search path
2094       /J                     Make char type unsigned
2095       /LDd                   Create debug DLL
2096       /LD                    Create DLL
2097       /link <options>        Forward options to the linker
2098       /MDd                   Use DLL debug run-time
2099       /MD                    Use DLL run-time
2100       /MTd                   Use static debug run-time
2101       /MT                    Use static run-time
2102       /Ob0                   Disable inlining
2103       /Od                    Disable optimization
2104       /Oi-                   Disable use of builtin functions
2105       /Oi                    Enable use of builtin functions
2106       /Os                    Optimize for size
2107       /Ot                    Optimize for speed
2108       /O<value>              Optimization level
2109       /o <file or directory> Set output file or directory (ends in / or \)
2110       /P                     Preprocess to file
2111       /Qvec-                 Disable the loop vectorization passes
2112       /Qvec                  Enable the loop vectorization passes
2113       /showIncludes          Print info about included files to stderr
2114       /TC                    Treat all source files as C
2115       /Tc <filename>         Specify a C source file
2116       /TP                    Treat all source files as C++
2117       /Tp <filename>         Specify a C++ source file
2118       /U <macro>             Undefine macro
2119       /vd<value>             Control vtordisp placement
2120       /vmb                   Use a best-case representation method for member pointers
2121       /vmg                   Use a most-general representation for member pointers
2122       /vmm                   Set the default most-general representation to multiple inheritance
2123       /vms                   Set the default most-general representation to single inheritance
2124       /vmv                   Set the default most-general representation to virtual inheritance
2125       /volatile:iso          Volatile loads and stores have standard semantics
2126       /volatile:ms           Volatile loads and stores have acquire and release semantics
2127       /W0                    Disable all warnings
2128       /W1                    Enable -Wall
2129       /W2                    Enable -Wall
2130       /W3                    Enable -Wall
2131       /W4                    Enable -Wall and -Wextra
2132       /Wall                  Enable -Wall and -Wextra
2133       /WX-                   Do not treat warnings as errors
2134       /WX                    Treat warnings as errors
2135       /w                     Disable all warnings
2136       /Z7                    Enable CodeView debug information in object files
2137       /Zc:sizedDealloc-      Disable C++14 sized global deallocation functions
2138       /Zc:sizedDealloc       Enable C++14 sized global deallocation functions
2139       /Zc:strictStrings      Treat string literals as const
2140       /Zc:threadSafeInit-    Disable thread-safe initialization of static variables
2141       /Zc:threadSafeInit     Enable thread-safe initialization of static variables
2142       /Zc:trigraphs-         Disable trigraphs (default)
2143       /Zc:trigraphs          Enable trigraphs
2144       /Zi                    Alias for /Z7. Does not produce PDBs.
2145       /Zl                    Don't mention any default libraries in the object file
2146       /Zp                    Set the default maximum struct packing alignment to 1
2147       /Zp<value>             Specify the default maximum struct packing alignment
2148       /Zs                    Syntax-check only
2149
2150     OPTIONS:
2151       -###                    Print (but do not run) the commands to run for this compilation
2152       --analyze               Run the static analyzer
2153       -fansi-escape-codes     Use ANSI escape codes for diagnostics
2154       -fcolor-diagnostics     Use colors in diagnostics
2155       -fdiagnostics-parseable-fixits
2156                               Print fix-its in machine parseable form
2157       -fms-compatibility-version=<value>
2158                               Dot-separated value representing the Microsoft compiler version
2159                               number to report in _MSC_VER (0 = don't define it (default))
2160       -fms-compatibility      Enable full Microsoft Visual C++ compatibility
2161       -fms-extensions         Accept some non-standard constructs supported by the Microsoft compiler
2162       -fmsc-version=<value>   Microsoft compiler version number to report in _MSC_VER
2163                               (0 = don't define it (default))
2164       -fno-sanitize-coverage=<value>
2165                               Disable specified features of coverage instrumentation for Sanitizers
2166       -fno-sanitize-recover=<value>
2167                               Disable recovery for specified sanitizers
2168       -fno-sanitize-trap=<value>
2169                               Disable trapping for specified sanitizers
2170       -fsanitize-blacklist=<value>
2171                               Path to blacklist file for sanitizers
2172       -fsanitize-coverage=<value>
2173                               Specify the type of coverage instrumentation for Sanitizers
2174       -fsanitize-recover=<value>
2175                               Enable recovery for specified sanitizers
2176       -fsanitize-trap=<value> Enable trapping for specified sanitizers
2177       -fsanitize=<check>      Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
2178                               behavior. See user manual for available checks
2179       -gcodeview              Generate CodeView debug information
2180       -mllvm <value>          Additional arguments to forward to LLVM's option processing
2181       -Qunused-arguments      Don't emit warning for unused driver arguments
2182       -R<remark>              Enable the specified remark
2183       --target=<value>        Generate code for the given target
2184       -v                      Show commands to run and use verbose output
2185       -W<warning>             Enable the specified warning
2186       -Xclang <arg>           Pass <arg> to the clang compiler
2187
2188 The /fallback Option
2189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2190
2191 When clang-cl is run with the ``/fallback`` option, it will first try to
2192 compile files itself. For any file that it fails to compile, it will fall back
2193 and try to compile the file by invoking cl.exe.
2194
2195 This option is intended to be used as a temporary means to build projects where
2196 clang-cl cannot successfully compile all the files. clang-cl may fail to compile
2197 a file either because it cannot generate code for some C++ feature, or because
2198 it cannot parse some Microsoft language extension.