]> granicus.if.org Git - clang/blob - docs/UsersManual.rst
docs: More reST conversion.
[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 `the Clang Internals
23 Manual <InternalsManual.html>`_. If you are interested in the `Clang
24 Static Analyzer <http://clang-analyzer.llvm.org>`_, please see its web
25 page.
26
27 Clang is designed to support the C family of programming languages,
28 which includes :ref:`C <c>`, :ref:`Objective-C <objc>`, :ref:`C++ <cxx>`, and
29 :ref:`Objective-C++ <objcxx>` as well as many dialects of those. For
30 language-specific information, please see the corresponding language
31 specific section:
32
33 -  :ref:`C Language <c>`: K&R C, ANSI C89, ISO C90, ISO C94 (C89+AMD1), ISO
34    C99 (+TC1, TC2, TC3).
35 -  :ref:`Objective-C Language <objc>`: ObjC 1, ObjC 2, ObjC 2.1, plus
36    variants depending on base language.
37 -  :ref:`C++ Language <cxx>`
38 -  :ref:`Objective C++ Language <objcxx>`
39
40 In addition to these base languages and their dialects, Clang supports a
41 broad variety of language extensions, which are documented in the
42 corresponding language section. These extensions are provided to be
43 compatible with the GCC, Microsoft, and other popular compilers as well
44 as to improve functionality through Clang-specific features. The Clang
45 driver and language features are intentionally designed to be as
46 compatible with the GNU GCC compiler as reasonably possible, easing
47 migration from GCC to Clang. In most cases, code "just works".
48
49 In addition to language specific features, Clang has a variety of
50 features that depend on what CPU architecture or operating system is
51 being compiled for. Please see the :ref:`Target-Specific Features and
52 Limitations <target_features>` section for more details.
53
54 The rest of the introduction introduces some basic :ref:`compiler
55 terminology <terminology>` that is used throughout this manual and
56 contains a basic :ref:`introduction to using Clang <basicusage>` as a
57 command line compiler.
58
59 .. _terminology:
60
61 Terminology
62 -----------
63
64 Front end, parser, backend, preprocessor, undefined behavior,
65 diagnostic, optimizer
66
67 .. _basicusage:
68
69 Basic Usage
70 -----------
71
72 Intro to how to use a C compiler for newbies.
73
74 compile + link compile then link debug info enabling optimizations
75 picking a language to use, defaults to C99 by default. Autosenses based
76 on extension. using a makefile
77
78 Command Line Options
79 ====================
80
81 This section is generally an index into other sections. It does not go
82 into depth on the ones that are covered by other sections. However, the
83 first part introduces the language selection and other high level
84 options like -c, -g, etc.
85
86 Options to Control Error and Warning Messages
87 ---------------------------------------------
88
89 **-Werror**: Turn warnings into errors.
90
91 **-Werror=foo**: Turn warning "foo" into an error.
92
93 **-Wno-error=foo**: Turn warning "foo" into an warning even if -Werror
94 is specified.
95
96 **-Wfoo**: Enable warning "foo".
97
98 **-Wno-foo**: Disable warning "foo".
99
100 **-w**: Disable all warnings.
101
102 **-Weverything**: :ref:`Enable **all**
103 warnings. <diagnostics_enable_everything>`
104
105 **-pedantic**: Warn on language extensions.
106
107 **-pedantic-errors**: Error on language extensions.
108
109 **-Wsystem-headers**: Enable warnings from system headers.
110
111 **-ferror-limit=123**: Stop emitting diagnostics after 123 errors have
112 been produced. The default is 20, and the error limit can be disabled
113 with -ferror-limit=0.
114
115 **-ftemplate-backtrace-limit=123**: Only emit up to 123 template
116 instantiation notes within the template instantiation backtrace for a
117 single warning or error. The default is 10, and the limit can be
118 disabled with -ftemplate-backtrace-limit=0.
119
120 .. _cl_diag_formatting:
121
122 Formatting of Diagnostics
123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
124
125 Clang aims to produce beautiful diagnostics by default, particularly for
126 new users that first come to Clang. However, different people have
127 different preferences, and sometimes Clang is driven by another program
128 that wants to parse simple and consistent output, not a person. For
129 these cases, Clang provides a wide range of options to control the exact
130 output format of the diagnostics that it generates.
131
132 .. _opt_fshow-column:
133
134 **-f[no-]show-column**
135    Print column number in diagnostic.
136
137    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
138    prints the column number of a diagnostic. For example, when this is
139    enabled, Clang will print something like:
140
141    ::
142
143          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
144          #endif bad
145                 ^
146                 //
147
148    When this is disabled, Clang will print "test.c:28: warning..." with
149    no column number.
150
151    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
152    line; take care if your source contains multibyte characters.
153
154 .. _opt_fshow-source-location:
155
156 **-f[no-]show-source-location**
157    Print source file/line/column information in diagnostic.
158
159    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
160    prints the filename, line number and column number of a diagnostic.
161    For example, when this is enabled, Clang will print something like:
162
163    ::
164
165          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
166          #endif bad
167                 ^
168                 //
169
170    When this is disabled, Clang will not print the "test.c:28:8: "
171    part.
172
173 .. _opt_fcaret-diagnostics:
174
175 **-f[no-]caret-diagnostics**
176    Print source line and ranges from source code in diagnostic.
177    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
178    prints the source line, source ranges, and caret when emitting a
179    diagnostic. For example, when this is enabled, Clang will print
180    something like:
181
182    ::
183
184          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
185          #endif bad
186                 ^
187                 //
188
189 **-f[no-]color-diagnostics**
190    This option, which defaults to on when a color-capable terminal is
191    detected, controls whether or not Clang prints diagnostics in color.
192
193    When this option is enabled, Clang will use colors to highlight
194    specific parts of the diagnostic, e.g.,
195
196    .. nasty hack to not lose our dignity
197
198    .. raw:: html
199
200        <pre>
201          <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>
202          #endif bad
203                 <span style="color:green">^</span>
204                 <span style="color:green">//</span>
205        </pre>
206
207    When this is disabled, Clang will just print:
208
209    ::
210
211          test.c:2:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
212          #endif bad
213                 ^
214                 //
215
216 **-fdiagnostics-format=clang/msvc/vi**
217    Changes diagnostic output format to better match IDEs and command line tools.
218
219    This option controls the output format of the filename, line number,
220    and column printed in diagnostic messages. The options, and their
221    affect on formatting a simple conversion diagnostic, follow:
222
223    **clang** (default)
224        ::
225
226            t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
227
228    **msvc**
229        ::
230
231            t.c(3,11) : warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
232
233    **vi**
234        ::
235
236            t.c +3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
237
238 **-f[no-]diagnostics-show-name**
239    Enable the display of the diagnostic name.
240    This option, which defaults to off, controls whether or not Clang
241    prints the associated name.
242
243 .. _opt_fdiagnostics-show-option:
244
245 **-f[no-]diagnostics-show-option**
246    Enable ``[-Woption]`` information in diagnostic line.
247
248    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
249    prints the associated :ref:`warning group <cl_diag_warning_groups>`
250    option name when outputting a warning diagnostic. For example, in
251    this output:
252
253    ::
254
255          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
256          #endif bad
257                 ^
258                 //
259
260    Passing **-fno-diagnostics-show-option** will prevent Clang from
261    printing the [:ref:`-Wextra-tokens <opt_Wextra-tokens>`] information in
262    the diagnostic. This information tells you the flag needed to enable
263    or disable the diagnostic, either from the command line or through
264    :ref:`#pragma GCC diagnostic <pragma_GCC_diagnostic>`.
265
266 .. _opt_fdiagnostics-show-category:
267
268 **-fdiagnostics-show-category=none/id/name**
269    Enable printing category information in diagnostic line.
270
271    This option, which defaults to "none", controls whether or not Clang
272    prints the category associated with a diagnostic when emitting it.
273    Each diagnostic may or many not have an associated category, if it
274    has one, it is listed in the diagnostic categorization field of the
275    diagnostic line (in the []'s).
276
277    For example, a format string warning will produce these three
278    renditions based on the setting of this option:
279
280    ::
281
282          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat]
283          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat,1]
284          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat,Format String]
285
286    This category can be used by clients that want to group diagnostics
287    by category, so it should be a high level category. We want dozens
288    of these, not hundreds or thousands of them.
289
290 .. _opt_fdiagnostics-fixit-info:
291
292 **-f[no-]diagnostics-fixit-info**
293    Enable "FixIt" information in the diagnostics output.
294
295    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
296    prints the information on how to fix a specific diagnostic
297    underneath it when it knows. For example, in this output:
298
299    ::
300
301          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
302          #endif bad
303                 ^
304                 //
305
306    Passing **-fno-diagnostics-fixit-info** will prevent Clang from
307    printing the "//" line at the end of the message. This information
308    is useful for users who may not understand what is wrong, but can be
309    confusing for machine parsing.
310
311 .. _opt_fdiagnostics-print-source-range-info:
312
313 **-f[no-]diagnostics-print-source-range-info**
314    Print machine parsable information about source ranges.
315    This option, which defaults to off, controls whether or not Clang
316    prints information about source ranges in a machine parsable format
317    after the file/line/column number information. The information is a
318    simple sequence of brace enclosed ranges, where each range lists the
319    start and end line/column locations. For example, in this output:
320
321    ::
322
323        exprs.c:47:15:{47:8-47:14}{47:17-47:24}: error: invalid operands to binary expression ('int *' and '_Complex float')
324           P = (P-42) + Gamma*4;
325               ~~~~~~ ^ ~~~~~~~
326
327    The {}'s are generated by -fdiagnostics-print-source-range-info.
328
329    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
330    line; take care if your source contains multibyte characters.
331
332 **-fdiagnostics-parseable-fixits**
333    Print Fix-Its in a machine parseable form.
334
335    This option makes Clang print available Fix-Its in a machine
336    parseable format at the end of diagnostics. The following example
337    illustrates the format:
338
339    ::
340
341         fix-it:"t.cpp":{7:25-7:29}:"Gamma"
342
343    The range printed is a half-open range, so in this example the
344    characters at column 25 up to but not including column 29 on line 7
345    in t.cpp should be replaced with the string "Gamma". Either the
346    range or the replacement string may be empty (representing strict
347    insertions and strict erasures, respectively). Both the file name
348    and the insertion string escape backslash (as "\\\\"), tabs (as
349    "\\t"), newlines (as "\\n"), double quotes(as "\\"") and
350    non-printable characters (as octal "\\xxx").
351
352    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
353    line; take care if your source contains multibyte characters.
354
355 **-fno-elide-type**
356    Turns off elision in template type printing.
357
358    The default for template type printing is to elide as many template
359    arguments as possible, removing those which are the same in both
360    template types, leaving only the differences. Adding this flag will
361    print all the template arguments. If supported by the terminal,
362    highlighting will still appear on differing arguments.
363
364    Default:
365
366    ::
367
368        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;
369
370    -fno-elide-type:
371
372    ::
373
374        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;
375
376 **-fdiagnostics-show-template-tree**
377    Template type diffing prints a text tree.
378
379    For diffing large templated types, this option will cause Clang to
380    display the templates as an indented text tree, one argument per
381    line, with differences marked inline. This is compatible with
382    -fno-elide-type.
383
384    Default:
385
386    ::
387
388        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;
389
390    -fdiagnostics-show-template-tree
391
392    ::
393
394        t.cc:4:5: note: candidate function not viable: no known conversion for 1st argument;
395          vector<
396            map<
397              [...],
398              map<
399                [float != float],
400                [...]>>>
401
402 .. _cl_diag_warning_groups:
403
404 Individual Warning Groups
405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
406
407 TODO: Generate this from tblgen. Define one anchor per warning group.
408
409 .. _opt_wextra-tokens:
410
411 **-Wextra-tokens**
412    Warn about excess tokens at the end of a preprocessor directive.
413
414    This option, which defaults to on, enables warnings about extra
415    tokens at the end of preprocessor directives. For example:
416
417    ::
418
419          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
420          #endif bad
421                 ^
422
423    These extra tokens are not strictly conforming, and are usually best
424    handled by commenting them out.
425
426 **-Wambiguous-member-template**
427    Warn about unqualified uses of a member template whose name resolves to
428    another template at the location of the use.
429
430    This option, which defaults to on, enables a warning in the
431    following code:
432
433    ::
434
435        template<typename T> struct set{};
436        template<typename T> struct trait { typedef const T& type; };
437        struct Value {
438          template<typename T> void set(typename trait<T>::type value) {}
439        };
440        void foo() {
441          Value v;
442          v.set<double>(3.2);
443        }
444
445    C++ [basic.lookup.classref] requires this to be an error, but,
446    because it's hard to work around, Clang downgrades it to a warning
447    as an extension.
448
449 **-Wbind-to-temporary-copy**
450    Warn about an unusable copy constructor when binding a reference to a
451    temporary.
452
453    This option, which defaults to on, enables warnings about binding a
454    reference to a temporary when the temporary doesn't have a usable
455    copy constructor. For example:
456
457    ::
458
459          struct NonCopyable {
460            NonCopyable();
461          private:
462            NonCopyable(const NonCopyable&);
463          };
464          void foo(const NonCopyable&);
465          void bar() {
466            foo(NonCopyable());  // Disallowed in C++98; allowed in C++11.
467          }
468
469    ::
470
471          struct NonCopyable2 {
472            NonCopyable2();
473            NonCopyable2(NonCopyable2&);
474          };
475          void foo(const NonCopyable2&);
476          void bar() {
477            foo(NonCopyable2());  // Disallowed in C++98; allowed in C++11.
478          }
479
480    Note that if ``NonCopyable2::NonCopyable2()`` has a default argument
481    whose instantiation produces a compile error, that error will still
482    be a hard error in C++98 mode even if this warning is turned off.
483
484 Options to Control Clang Crash Diagnostics
485 ------------------------------------------
486
487 As unbelievable as it may sound, Clang does crash from time to time.
488 Generally, this only occurs to those living on the `bleeding
489 edge <http://llvm.org/releases/download.html#svn>`_. Clang goes to great
490 lengths to assist you in filing a bug report. Specifically, Clang
491 generates preprocessed source file(s) and associated run script(s) upon
492 a crash. These files should be attached to a bug report to ease
493 reproducibility of the failure. Below are the command line options to
494 control the crash diagnostics.
495
496 **-fno-crash-diagnostics**: Disable auto-generation of preprocessed
497 source files during a clang crash.
498
499 The -fno-crash-diagnostics flag can be helpful for speeding the process
500 of generating a delta reduced test case.
501
502 Language and Target-Independent Features
503 ========================================
504
505 Controlling Errors and Warnings
506 -------------------------------
507
508 Clang provides a number of ways to control which code constructs cause
509 it to emit errors and warning messages, and how they are displayed to
510 the console.
511
512 Controlling How Clang Displays Diagnostics
513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
514
515 When Clang emits a diagnostic, it includes rich information in the
516 output, and gives you fine-grain control over which information is
517 printed. Clang has the ability to print this information, and these are
518 the options that control it:
519
520 #. A file/line/column indicator that shows exactly where the diagnostic
521    occurs in your code [:ref:`-fshow-column <opt_fshow-column>`,
522    :ref:`-fshow-source-location <opt_fshow-source-location>`].
523 #. A categorization of the diagnostic as a note, warning, error, or
524    fatal error.
525 #. A text string that describes what the problem is.
526 #. An option that indicates how to control the diagnostic (for
527    diagnostics that support it)
528    [:ref:`-fdiagnostics-show-option <opt_fdiagnostics-show-option>`].
529 #. A :ref:`high-level category <diagnostics_categories>` for the diagnostic
530    for clients that want to group diagnostics by class (for diagnostics
531    that support it)
532    [:ref:`-fdiagnostics-show-category <opt_fdiagnostics-show-category>`].
533 #. The line of source code that the issue occurs on, along with a caret
534    and ranges that indicate the important locations
535    [:ref:`-fcaret-diagnostics <opt_fcaret-diagnostics>`].
536 #. "FixIt" information, which is a concise explanation of how to fix the
537    problem (when Clang is certain it knows)
538    [:ref:`-fdiagnostics-fixit-info <opt_fdiagnostics-fixit-info>`].
539 #. A machine-parsable representation of the ranges involved (off by
540    default)
541    [:ref:`-fdiagnostics-print-source-range-info <opt_fdiagnostics-print-source-range-info>`].
542
543 For more information please see :ref:`Formatting of
544 Diagnostics <cl_diag_formatting>`.
545
546 Diagnostic Mappings
547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
548
549 All diagnostics are mapped into one of these 5 classes:
550
551 -  Ignored
552 -  Note
553 -  Warning
554 -  Error
555 -  Fatal
556
557 .. _diagnostics_categories:
558
559 Diagnostic Categories
560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
561
562 Though not shown by default, diagnostics may each be associated with a
563 high-level category. This category is intended to make it possible to
564 triage builds that produce a large number of errors or warnings in a
565 grouped way.
566
567 Categories are not shown by default, but they can be turned on with the
568 :ref:`-fdiagnostics-show-category <opt_fdiagnostics-show-category>` option.
569 When set to "``name``", the category is printed textually in the
570 diagnostic output. When it is set to "``id``", a category number is
571 printed. The mapping of category names to category id's can be obtained
572 by running '``clang   --print-diagnostic-categories``'.
573
574 Controlling Diagnostics via Command Line Flags
575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
576
577 TODO: -W flags, -pedantic, etc
578
579 .. _pragma_gcc_diagnostic:
580
581 Controlling Diagnostics via Pragmas
582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
583
584 Clang can also control what diagnostics are enabled through the use of
585 pragmas in the source code. This is useful for turning off specific
586 warnings in a section of source code. Clang supports GCC's pragma for
587 compatibility with existing source code, as well as several extensions.
588
589 The pragma may control any warning that can be used from the command
590 line. Warnings may be set to ignored, warning, error, or fatal. The
591 following example code will tell Clang or GCC to ignore the -Wall
592 warnings:
593
594 ::
595
596     #pragma GCC diagnostic ignored "-Wall"
597
598 In addition to all of the functionality provided by GCC's pragma, Clang
599 also allows you to push and pop the current warning state. This is
600 particularly useful when writing a header file that will be compiled by
601 other people, because you don't know what warning flags they build with.
602
603 In the below example -Wmultichar is ignored for only a single line of
604 code, after which the diagnostics return to whatever state had
605 previously existed.
606
607 ::
608
609     #pragma clang diagnostic push
610     #pragma clang diagnostic ignored "-Wmultichar"
611
612     char b = 'df'; // no warning.
613
614     #pragma clang diagnostic pop
615
616 The push and pop pragmas will save and restore the full diagnostic state
617 of the compiler, regardless of how it was set. That means that it is
618 possible to use push and pop around GCC compatible diagnostics and Clang
619 will push and pop them appropriately, while GCC will ignore the pushes
620 and pops as unknown pragmas. It should be noted that while Clang
621 supports the GCC pragma, Clang and GCC do not support the exact same set
622 of warnings, so even when using GCC compatible #pragmas there is no
623 guarantee that they will have identical behaviour on both compilers.
624
625 Controlling Diagnostics in System Headers
626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
627
628 Warnings are suppressed when they occur in system headers. By default,
629 an included file is treated as a system header if it is found in an
630 include path specified by ``-isystem``, but this can be overridden in
631 several ways.
632
633 The ``system_header`` pragma can be used to mark the current file as
634 being a system header. No warnings will be produced from the location of
635 the pragma onwards within the same file.
636
637 ::
638
639     char a = 'xy'; // warning
640
641     #pragma clang system_header
642
643     char b = 'ab'; // no warning
644
645 The ``-isystem-prefix`` and ``-ino-system-prefix`` command-line
646 arguments can be used to override whether subsets of an include path are
647 treated as system headers. When the name in a ``#include`` directive is
648 found within a header search path and starts with a system prefix, the
649 header is treated as a system header. The last prefix on the
650 command-line which matches the specified header name takes precedence.
651 For instance:
652
653 ::
654
655     clang -Ifoo -isystem bar -isystem-prefix x/ -ino-system-prefix x/y/
656
657 Here, ``#include "x/a.h"`` is treated as including a system header, even
658 if the header is found in ``foo``, and ``#include "x/y/b.h"`` is treated
659 as not including a system header, even if the header is found in
660 ``bar``.
661
662 A ``#include`` directive which finds a file relative to the current
663 directory is treated as including a system header if the including file
664 is treated as a system header.
665
666 .. _diagnostics_enable_everything:
667
668 Enabling All Warnings
669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
670
671 In addition to the traditional ``-W`` flags, one can enable **all**
672 warnings by passing ``-Weverything``. This works as expected with
673 ``-Werror``, and also includes the warnings from ``-pedantic``.
674
675 Note that when combined with ``-w`` (which disables all warnings), that
676 flag wins.
677
678 Controlling Static Analyzer Diagnostics
679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
680
681 While not strictly part of the compiler, the diagnostics from Clang's
682 `static analyzer <http://clang-analyzer.llvm.org>`_ can also be
683 influenced by the user via changes to the source code. See the available
684 `annotations <http://clang-analyzer.llvm.org/annotations.html>`_ and the
685 analyzer's `FAQ
686 page <http://clang-analyzer.llvm.org/faq.html#exclude_code>`_ for more
687 information.
688
689 Precompiled Headers
690 -------------------
691
692 `Precompiled headers <http://en.wikipedia.org/wiki/Precompiled_header>`__
693 are a general approach employed by many compilers to reduce compilation
694 time. The underlying motivation of the approach is that it is common for
695 the same (and often large) header files to be included by multiple
696 source files. Consequently, compile times can often be greatly improved
697 by caching some of the (redundant) work done by a compiler to process
698 headers. Precompiled header files, which represent one of many ways to
699 implement this optimization, are literally files that represent an
700 on-disk cache that contains the vital information necessary to reduce
701 some of the work needed to process a corresponding header file. While
702 details of precompiled headers vary between compilers, precompiled
703 headers have been shown to be highly effective at speeding up program
704 compilation on systems with very large system headers (e.g., Mac OS/X).
705
706 Generating a PCH File
707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
708
709 To generate a PCH file using Clang, one invokes Clang with the
710 **``-x <language>-header``** option. This mirrors the interface in GCC
711 for generating PCH files:
712
713 ::
714
715       $ gcc -x c-header test.h -o test.h.gch
716       $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
717
718 Using a PCH File
719 ^^^^^^^^^^^^^^^^
720
721 A PCH file can then be used as a prefix header when a **``-include``**
722 option is passed to ``clang``:
723
724 ::
725
726       $ clang -include test.h test.c -o test
727
728 The ``clang`` driver will first check if a PCH file for ``test.h`` is
729 available; if so, the contents of ``test.h`` (and the files it includes)
730 will be processed from the PCH file. Otherwise, Clang falls back to
731 directly processing the content of ``test.h``. This mirrors the behavior
732 of GCC.
733
734 .. note::
735    Clang does *not* automatically use PCH files for headers that are
736    directly included within a source file. For example:
737
738 ::
739
740       $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
741       $ cat test.c
742       #include "test.h"
743       $ clang test.c -o test
744
745 In this example, ``clang`` will not automatically use the PCH file for
746 ``test.h`` since ``test.h`` was included directly in the source file and
747 not specified on the command line using ``-include``.
748
749 Relocatable PCH Files
750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
751
752 It is sometimes necessary to build a precompiled header from headers
753 that are not yet in their final, installed locations. For example, one
754 might build a precompiled header within the build tree that is then
755 meant to be installed alongside the headers. Clang permits the creation
756 of "relocatable" precompiled headers, which are built with a given path
757 (into the build directory) and can later be used from an installed
758 location.
759
760 To build a relocatable precompiled header, place your headers into a
761 subdirectory whose structure mimics the installed location. For example,
762 if you want to build a precompiled header for the header ``mylib.h``
763 that will be installed into ``/usr/include``, create a subdirectory
764 ``build/usr/include`` and place the header ``mylib.h`` into that
765 subdirectory. If ``mylib.h`` depends on other headers, then they can be
766 stored within ``build/usr/include`` in a way that mimics the installed
767 location.
768
769 Building a relocatable precompiled header requires two additional
770 arguments. First, pass the ``--relocatable-pch`` flag to indicate that
771 the resulting PCH file should be relocatable. Second, pass
772 ``-isysroot /path/to/build``, which makes all includes for your library
773 relative to the build directory. For example:
774
775 ::
776
777       # clang -x c-header --relocatable-pch -isysroot /path/to/build /path/to/build/mylib.h mylib.h.pch
778
779 When loading the relocatable PCH file, the various headers used in the
780 PCH file are found from the system header root. For example, ``mylib.h``
781 can be found in ``/usr/include/mylib.h``. If the headers are installed
782 in some other system root, the ``-isysroot`` option can be used provide
783 a different system root from which the headers will be based. For
784 example, ``-isysroot /Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk`` will look for
785 ``mylib.h`` in ``/Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk/usr/include/mylib.h``.
786
787 Relocatable precompiled headers are intended to be used in a limited
788 number of cases where the compilation environment is tightly controlled
789 and the precompiled header cannot be generated after headers have been
790 installed. Relocatable precompiled headers also have some performance
791 impact, because the difference in location between the header locations
792 at PCH build time vs. at the time of PCH use requires one of the PCH
793 optimizations, ``stat()`` caching, to be disabled. However, this change
794 is only likely to affect PCH files that reference a large number of
795 headers.
796
797 Controlling Code Generation
798 ---------------------------
799
800 Clang provides a number of ways to control code generation. The options
801 are listed below.
802
803 **-fsanitize=check1,check2**
804    Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
805    behavior.
806
807    This option controls whether Clang adds runtime checks for various
808    forms of undefined or suspicious behavior, and is disabled by
809    default. If a check fails, a diagnostic message is produced at
810    runtime explaining the problem. The main checks are:
811
812    .. _opt_fsanitize_address:
813
814    -  ``-fsanitize=address``:
815       :doc:`AddressSanitizer`, a memory error
816       detector.
817    -  ``-fsanitize=address-full``: AddressSanitizer with all the
818       experimental features listed below.
819    -  ``-fsanitize=integer``: Enables checks for undefined or
820       suspicious integer behavior.
821    -  ``-fsanitize=thread``: :doc:`ThreadSanitizer`,
822       an *experimental* data race detector. Not ready for widespread
823       use.
824
825    .. _opt_fsanitize_undefined:
826
827    -  ``-fsanitize=undefined``: Fast and compatible undefined behavior
828       checker. Enables the undefined behavior checks that have small
829       runtime cost and no impact on address space layout or ABI. This
830       includes all of the checks listed below other than
831       ``unsigned-integer-overflow``.
832
833    The following more fine-grained checks are also available:
834
835    -  ``-fsanitize=alignment``: Use of a misaligned pointer or creation
836       of a misaligned reference.
837    -  ``-fsanitize=bounds``: Out of bounds array indexing, in cases
838       where the array bound can be statically determined.
839    -  ``-fsanitize=float-cast-overflow``: Conversion to, from, or
840       between floating-point types which would overflow the
841       destination.
842    -  ``-fsanitize=float-divide-by-zero``: Floating point division by
843       zero.
844    -  ``-fsanitize=integer-divide-by-zero``: Integer division by zero.
845    -  ``-fsanitize=null``: Use of a null pointer or creation of a null
846       reference.
847    -  ``-fsanitize=object-size``: An attempt to use bytes which the
848       optimizer can determine are not part of the object being
849       accessed. The sizes of objects are determined using
850       ``__builtin_object_size``, and consequently may be able to detect
851       more problems at higher optimization levels.
852    -  ``-fsanitize=return``: In C++, reaching the end of a
853       value-returning function without returning a value.
854    -  ``-fsanitize=shift``: Shift operators where the amount shifted is
855       greater or equal to the promoted bit-width of the left hand side
856       or less than zero, or where the left hand side is negative. For a
857       signed left shift, also checks for signed overflow in C, and for
858       unsigned overflow in C++.
859    -  ``-fsanitize=signed-integer-overflow``: Signed integer overflow,
860       including all the checks added by ``-ftrapv``, and checking for
861       overflow in signed division (``INT_MIN / -1``).
862    -  ``-fsanitize=unreachable``: If control flow reaches
863       ``__builtin_unreachable``.
864    -  ``-fsanitize=unsigned-integer-overflow``: Unsigned integer
865       overflows.
866    -  ``-fsanitize=vla-bound``: A variable-length array whose bound
867       does not evaluate to a positive value.
868    -  ``-fsanitize=vptr``: Use of an object whose vptr indicates that
869       it is of the wrong dynamic type, or that its lifetime has not
870       begun or has ended. Incompatible with ``-fno-rtti``.
871
872    Experimental features of AddressSanitizer (not ready for widespread
873    use, require explicit ``-fsanitize=address``):
874
875    -  ``-fsanitize=init-order``: Check for dynamic initialization order
876       problems.
877    -  ``-fsanitize=use-after-return``: Check for use-after-return
878       errors (accessing local variable after the function exit).
879    -  ``-fsanitize=use-after-scope``: Check for use-after-scope errors
880       (accesing local variable after it went out of scope).
881
882    The ``-fsanitize=`` argument must also be provided when linking, in
883    order to link to the appropriate runtime library. It is not possible
884    to combine the ``-fsanitize=address`` and ``-fsanitize=thread``
885    checkers in the same program.
886 **-f[no-]address-sanitizer**
887    Deprecated synonym for :ref:`-f[no-]sanitize=address
888    <opt_fsanitize_address>`.
889 **-f[no-]thread-sanitizer**
890    Deprecated synonym for :ref:`-f[no-]sanitize=thread
891    <opt_fsanitize_address>`.
892 **-fcatch-undefined-behavior**
893    Deprecated synonym for :ref:`-fsanitize=undefined
894    <opt_fsanitize_undefined>`.
895 **-fno-assume-sane-operator-new**
896    Don't assume that the C++'s new operator is sane.
897
898    This option tells the compiler to do not assume that C++'s global
899    new operator will always return a pointer that does not alias any
900    other pointer when the function returns.
901
902 **-ftrap-function=[name]**
903    Instruct code generator to emit a function call to the specified
904    function name for ``__builtin_trap()``.
905
906    LLVM code generator translates ``__builtin_trap()`` to a trap
907    instruction if it is supported by the target ISA. Otherwise, the
908    builtin is translated into a call to ``abort``. If this option is
909    set, then the code generator will always lower the builtin to a call
910    to the specified function regardless of whether the target ISA has a
911    trap instruction. This option is useful for environments (e.g.
912    deeply embedded) where a trap cannot be properly handled, or when
913    some custom behavior is desired.
914
915 **-ftls-model=[model]**
916    Select which TLS model to use.
917
918    Valid values are: ``global-dynamic``, ``local-dynamic``,
919    ``initial-exec`` and ``local-exec``. The default value is
920    ``global-dynamic``. The compiler may use a different model if the
921    selected model is not supported by the target, or if a more
922    efficient model can be used. The TLS model can be overridden per
923    variable using the ``tls_model`` attribute.
924
925 Controlling Size of Debug Information
926 -------------------------------------
927
928 Debug info kind generated by Clang can be set by one of the flags listed
929 below. If multiple flags are present, the last one is used.
930
931 **-g0**: Don't generate any debug info (default).
932
933 **-gline-tables-only**: Generate line number tables only.
934
935 This kind of debug info allows to obtain stack traces with function
936 names, file names and line numbers (by such tools as gdb or addr2line).
937 It doesn't contain any other data (e.g. description of local variables
938 or function parameters).
939
940 **-g**: Generate complete debug info.
941
942 .. _c:
943
944 C Language Features
945 ===================
946
947 The support for standard C in clang is feature-complete except for the
948 C99 floating-point pragmas.
949
950 Extensions supported by clang
951 -----------------------------
952
953 See `clang language extensions <LanguageExtensions.html>`_.
954
955 Differences between various standard modes
956 ------------------------------------------
957
958 clang supports the -std option, which changes what language mode clang
959 uses. The supported modes for C are c89, gnu89, c94, c99, gnu99 and
960 various aliases for those modes. If no -std option is specified, clang
961 defaults to gnu99 mode.
962
963 Differences between all ``c*`` and ``gnu*`` modes:
964
965 -  ``c*`` modes define "``__STRICT_ANSI__``".
966 -  Target-specific defines not prefixed by underscores, like "linux",
967    are defined in ``gnu*`` modes.
968 -  Trigraphs default to being off in ``gnu*`` modes; they can be enabled by
969    the -trigraphs option.
970 -  The parser recognizes "asm" and "typeof" as keywords in ``gnu*`` modes;
971    the variants "``__asm__``" and "``__typeof__``" are recognized in all
972    modes.
973 -  The Apple "blocks" extension is recognized by default in ``gnu*`` modes
974    on some platforms; it can be enabled in any mode with the "-fblocks"
975    option.
976 -  Arrays that are VLA's according to the standard, but which can be
977    constant folded by the frontend are treated as fixed size arrays.
978    This occurs for things like "int X[(1, 2)];", which is technically a
979    VLA. ``c*`` modes are strictly compliant and treat these as VLAs.
980
981 Differences between ``*89`` and ``*99`` modes:
982
983 -  The ``*99`` modes default to implementing "inline" as specified in C99,
984    while the ``*89`` modes implement the GNU version. This can be
985    overridden for individual functions with the ``__gnu_inline__``
986    attribute.
987 -  Digraphs are not recognized in c89 mode.
988 -  The scope of names defined inside a "for", "if", "switch", "while",
989    or "do" statement is different. (example: "``if ((struct x {int
990    x;}*)0) {}``".)
991 -  ``__STDC_VERSION__`` is not defined in ``*89`` modes.
992 -  "inline" is not recognized as a keyword in c89 mode.
993 -  "restrict" is not recognized as a keyword in ``*89`` modes.
994 -  Commas are allowed in integer constant expressions in ``*99`` modes.
995 -  Arrays which are not lvalues are not implicitly promoted to pointers
996    in ``*89`` modes.
997 -  Some warnings are different.
998
999 c94 mode is identical to c89 mode except that digraphs are enabled in
1000 c94 mode (FIXME: And ``__STDC_VERSION__`` should be defined!).
1001
1002 GCC extensions not implemented yet
1003 ----------------------------------
1004
1005 clang tries to be compatible with gcc as much as possible, but some gcc
1006 extensions are not implemented yet:
1007
1008 -  clang does not support #pragma weak (`bug
1009    3679 <http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=3679>`_). Due to the uses
1010    described in the bug, this is likely to be implemented at some point,
1011    at least partially.
1012 -  clang does not support decimal floating point types (``_Decimal32`` and
1013    friends) or fixed-point types (``_Fract`` and friends); nobody has
1014    expressed interest in these features yet, so it's hard to say when
1015    they will be implemented.
1016 -  clang does not support nested functions; this is a complex feature
1017    which is infrequently used, so it is unlikely to be implemented
1018    anytime soon. In C++11 it can be emulated by assigning lambda
1019    functions to local variables, e.g:
1020
1021    ::
1022
1023          auto const local_function = [&](int parameter) {
1024            // Do something
1025          };
1026          ...
1027          local_function(1);
1028
1029 -  clang does not support global register variables; this is unlikely to
1030    be implemented soon because it requires additional LLVM backend
1031    support.
1032 -  clang does not support static initialization of flexible array
1033    members. This appears to be a rarely used extension, but could be
1034    implemented pending user demand.
1035 -  clang does not support
1036    ``__builtin_va_arg_pack``/``__builtin_va_arg_pack_len``. This is
1037    used rarely, but in some potentially interesting places, like the
1038    glibc headers, so it may be implemented pending user demand. Note
1039    that because clang pretends to be like GCC 4.2, and this extension
1040    was introduced in 4.3, the glibc headers will not try to use this
1041    extension with clang at the moment.
1042 -  clang does not support the gcc extension for forward-declaring
1043    function parameters; this has not shown up in any real-world code
1044    yet, though, so it might never be implemented.
1045
1046 This is not a complete list; if you find an unsupported extension
1047 missing from this list, please send an e-mail to cfe-dev. This list
1048 currently excludes C++; see :ref:`C++ Language Features <cxx>`. Also, this
1049 list does not include bugs in mostly-implemented features; please see
1050 the `bug
1051 tracker <http://llvm.org/bugs/buglist.cgi?quicksearch=product%3Aclang+component%3A-New%2BBugs%2CAST%2CBasic%2CDriver%2CHeaders%2CLLVM%2BCodeGen%2Cparser%2Cpreprocessor%2CSemantic%2BAnalyzer>`_
1052 for known existing bugs (FIXME: Is there a section for bug-reporting
1053 guidelines somewhere?).
1054
1055 Intentionally unsupported GCC extensions
1056 ----------------------------------------
1057
1058 -  clang does not support the gcc extension that allows variable-length
1059    arrays in structures. This is for a few reasons: one, it is tricky to
1060    implement, two, the extension is completely undocumented, and three,
1061    the extension appears to be rarely used. Note that clang *does*
1062    support flexible array members (arrays with a zero or unspecified
1063    size at the end of a structure).
1064 -  clang does not have an equivalent to gcc's "fold"; this means that
1065    clang doesn't accept some constructs gcc might accept in contexts
1066    where a constant expression is required, like "x-x" where x is a
1067    variable.
1068 -  clang does not support ``__builtin_apply`` and friends; this extension
1069    is extremely obscure and difficult to implement reliably.
1070
1071 .. _c_ms:
1072
1073 Microsoft extensions
1074 --------------------
1075
1076 clang has some experimental support for extensions from Microsoft Visual
1077 C++; to enable it, use the -fms-extensions command-line option. This is
1078 the default for Windows targets. Note that the support is incomplete;
1079 enabling Microsoft extensions will silently drop certain constructs
1080 (including ``__declspec`` and Microsoft-style asm statements).
1081
1082 clang has a -fms-compatibility flag that makes clang accept enough
1083 invalid C++ to be able to parse most Microsoft headers. This flag is
1084 enabled by default for Windows targets.
1085
1086 -fdelayed-template-parsing lets clang delay all template instantiation
1087 until the end of a translation unit. This flag is enabled by default for
1088 Windows targets.
1089
1090 -  clang allows setting ``_MSC_VER`` with ``-fmsc-version=``. It defaults to
1091    1300 which is the same as Visual C/C++ 2003. Any number is supported
1092    and can greatly affect what Windows SDK and c++stdlib headers clang
1093    can compile. This option will be removed when clang supports the full
1094    set of MS extensions required for these headers.
1095 -  clang does not support the Microsoft extension where anonymous record
1096    members can be declared using user defined typedefs.
1097 -  clang supports the Microsoft "#pragma pack" feature for controlling
1098    record layout. GCC also contains support for this feature, however
1099    where MSVC and GCC are incompatible clang follows the MSVC
1100    definition.
1101 -  clang defaults to C++11 for Windows targets.
1102
1103 .. _cxx:
1104
1105 C++ Language Features
1106 =====================
1107
1108 clang fully implements all of standard C++98 except for exported
1109 templates (which were removed in C++11), and `many C++11
1110 features <http://clang.llvm.org/cxx_status.html>`_ are also implemented.
1111
1112 Controlling implementation limits
1113 ---------------------------------
1114
1115 **-fconstexpr-depth=N**: Sets the limit for recursive constexpr function
1116 invocations to N. The default is 512.
1117
1118 **-ftemplate-depth=N**: Sets the limit for recursively nested template
1119 instantiations to N. The default is 1024.
1120
1121 .. _objc:
1122
1123 Objective-C Language Features
1124 =============================
1125
1126 .. _objcxx:
1127
1128 Objective-C++ Language Features
1129 ===============================
1130
1131
1132 .. _target_features:
1133
1134 Target-Specific Features and Limitations
1135 ========================================
1136
1137 CPU Architectures Features and Limitations
1138 ------------------------------------------
1139
1140 X86
1141 ^^^
1142
1143 The support for X86 (both 32-bit and 64-bit) is considered stable on
1144 Darwin (Mac OS/X), Linux, FreeBSD, and Dragonfly BSD: it has been tested
1145 to correctly compile many large C, C++, Objective-C, and Objective-C++
1146 codebases.
1147
1148 On ``x86_64-mingw32``, passing i128(by value) is incompatible to Microsoft
1149 x64 calling conversion. You might need to tweak
1150 ``WinX86_64ABIInfo::classify()`` in lib/CodeGen/TargetInfo.cpp.
1151
1152 ARM
1153 ^^^
1154
1155 The support for ARM (specifically ARMv6 and ARMv7) is considered stable
1156 on Darwin (iOS): it has been tested to correctly compile many large C,
1157 C++, Objective-C, and Objective-C++ codebases. Clang only supports a
1158 limited number of ARM architectures. It does not yet fully support
1159 ARMv5, for example.
1160
1161 Other platforms
1162 ^^^^^^^^^^^^^^^
1163
1164 clang currently contains some support for PPC and Sparc; however,
1165 significant pieces of code generation are still missing, and they
1166 haven't undergone significant testing.
1167
1168 clang contains limited support for the MSP430 embedded processor, but
1169 both the clang support and the LLVM backend support are highly
1170 experimental.
1171
1172 Other platforms are completely unsupported at the moment. Adding the
1173 minimal support needed for parsing and semantic analysis on a new
1174 platform is quite easy; see lib/Basic/Targets.cpp in the clang source
1175 tree. This level of support is also sufficient for conversion to LLVM IR
1176 for simple programs. Proper support for conversion to LLVM IR requires
1177 adding code to lib/CodeGen/CGCall.cpp at the moment; this is likely to
1178 change soon, though. Generating assembly requires a suitable LLVM
1179 backend.
1180
1181 Operating System Features and Limitations
1182 -----------------------------------------
1183
1184 Darwin (Mac OS/X)
1185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
1186
1187 None
1188
1189 Windows
1190 ^^^^^^^
1191
1192 Experimental supports are on Cygming.
1193
1194 See also `Microsoft Extensions <c_ms>`.
1195
1196 Cygwin
1197 """"""
1198
1199 Clang works on Cygwin-1.7.
1200
1201 MinGW32
1202 """""""
1203
1204 Clang works on some mingw32 distributions. Clang assumes directories as
1205 below;
1206
1207 -  ``C:/mingw/include``
1208 -  ``C:/mingw/lib``
1209 -  ``C:/mingw/lib/gcc/mingw32/4.[3-5].0/include/c++``
1210
1211 On MSYS, a few tests might fail.
1212
1213 MinGW-w64
1214 """""""""
1215
1216 For 32-bit (i686-w64-mingw32), and 64-bit (x86\_64-w64-mingw32), Clang
1217 assumes as below;
1218
1219 -  ``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)``
1220 -  ``some_directory/bin/gcc.exe``
1221 -  ``some_directory/bin/clang.exe``
1222 -  ``some_directory/bin/clang++.exe``
1223 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version``
1224 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/x86_64-w64-mingw32``
1225 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/i686-w64-mingw32``
1226 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/backward``
1227 -  ``some_directory/bin/../x86_64-w64-mingw32/include``
1228 -  ``some_directory/bin/../i686-w64-mingw32/include``
1229 -  ``some_directory/bin/../include``
1230
1231 This directory layout is standard for any toolchain you will find on the
1232 official `MinGW-w64 website <http://mingw-w64.sourceforge.net>`_.
1233
1234 Clang expects the GCC executable "gcc.exe" compiled for
1235 ``i686-w64-mingw32`` (or ``x86_64-w64-mingw32``) to be present on PATH.
1236
1237 `Some tests might fail <http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=9072>`_ on
1238 ``x86_64-w64-mingw32``.