[obj2yaml] - Stop triggering UB when dumping corrupted strings.
[llvm-complete.git] / docs / TableGen / BackEnds.rst
blob8b3133835668942c2a1da7756103d35390df8ca3
1 =================
2 TableGen BackEnds
3 =================
5 .. contents::
6    :local:
8 Introduction
9 ============
11 TableGen backends are at the core of TableGen's functionality. The source files
12 provide the semantics to a generated (in memory) structure, but it's up to the
13 backend to print this out in a way that is meaningful to the user (normally a
14 C program including a file or a textual list of warnings, options and error
15 messages).
17 TableGen is used by both LLVM and Clang with very different goals. LLVM uses it
18 as a way to automate the generation of massive amounts of information regarding
19 instructions, schedules, cores and architecture features. Some backends generate
20 output that is consumed by more than one source file, so they need to be created
21 in a way that is easy to use pre-processor tricks. Some backends can also print
22 C code structures, so that they can be directly included as-is.
24 Clang, on the other hand, uses it mainly for diagnostic messages (errors,
25 warnings, tips) and attributes, so more on the textual end of the scale.
27 LLVM BackEnds
28 =============
30 .. warning::
31    This document is raw. Each section below needs three sub-sections: description
32    of its purpose with a list of users, output generated from generic input, and
33    finally why it needed a new backend (in case there's something similar).
35 Overall, each backend will take the same TableGen file type and transform into
36 similar output for different targets/uses. There is an implicit contract between
37 the TableGen files, the back-ends and their users.
39 For instance, a global contract is that each back-end produces macro-guarded
40 sections. Based on whether the file is included by a header or a source file,
41 or even in which context of each file the include is being used, you have
42 todefine a macro just before including it, to get the right output:
44 .. code-block:: c++
46   #define GET_REGINFO_TARGET_DESC
47   #include "ARMGenRegisterInfo.inc"
49 And just part of the generated file would be included. This is useful if
50 you need the same information in multiple formats (instantiation, initialization,
51 getter/setter functions, etc) from the same source TableGen file without having
52 to re-compile the TableGen file multiple times.
54 Sometimes, multiple macros might be defined before the same include file to
55 output multiple blocks:
57 .. code-block:: c++
59   #define GET_REGISTER_MATCHER
60   #define GET_SUBTARGET_FEATURE_NAME
61   #define GET_MATCHER_IMPLEMENTATION
62   #include "ARMGenAsmMatcher.inc"
64 The macros will be undef'd automatically as they're used, in the include file.
66 On all LLVM back-ends, the ``llvm-tblgen`` binary will be executed on the root
67 TableGen file ``<Target>.td``, which should include all others. This guarantees
68 that all information needed is accessible, and that no duplication is needed
69 in the TableGen files.
71 CodeEmitter
72 -----------
74 **Purpose**: CodeEmitterGen uses the descriptions of instructions and their fields to
75 construct an automated code emitter: a function that, given a MachineInstr,
76 returns the (currently, 32-bit unsigned) value of the instruction.
78 **Output**: C++ code, implementing the target's CodeEmitter
79 class by overriding the virtual functions as ``<Target>CodeEmitter::function()``.
81 **Usage**: Used to include directly at the end of ``<Target>MCCodeEmitter.cpp``.
83 RegisterInfo
84 ------------
86 **Purpose**: This tablegen backend is responsible for emitting a description of a target
87 register file for a code generator.  It uses instances of the Register,
88 RegisterAliases, and RegisterClass classes to gather this information.
90 **Output**: C++ code with enums and structures representing the register mappings,
91 properties, masks, etc.
93 **Usage**: Both on ``<Target>BaseRegisterInfo`` and ``<Target>MCTargetDesc`` (headers
94 and source files) with macros defining in which they are for declaration vs.
95 initialization issues.
97 InstrInfo
98 ---------
100 **Purpose**: This tablegen backend is responsible for emitting a description of the target
101 instruction set for the code generator. (what are the differences from CodeEmitter?)
103 **Output**: C++ code with enums and structures representing the instruction mappings,
104 properties, masks, etc.
106 **Usage**: Both on ``<Target>BaseInstrInfo`` and ``<Target>MCTargetDesc`` (headers
107 and source files) with macros defining in which they are for declaration vs.
108 initialization issues.
110 AsmWriter
111 ---------
113 **Purpose**: Emits an assembly printer for the current target.
115 **Output**: Implementation of ``<Target>InstPrinter::printInstruction()``, among
116 other things.
118 **Usage**: Included directly into ``InstPrinter/<Target>InstPrinter.cpp``.
120 AsmMatcher
121 ----------
123 **Purpose**: Emits a target specifier matcher for
124 converting parsed assembly operands in the MCInst structures. It also
125 emits a matcher for custom operand parsing. Extensive documentation is
126 written on the ``AsmMatcherEmitter.cpp`` file.
128 **Output**: Assembler parsers' matcher functions, declarations, etc.
130 **Usage**: Used in back-ends' ``AsmParser/<Target>AsmParser.cpp`` for
131 building the AsmParser class.
133 Disassembler
134 ------------
136 **Purpose**: Contains disassembler table emitters for various
137 architectures. Extensive documentation is written on the
138 ``DisassemblerEmitter.cpp`` file.
140 **Output**: Decoding tables, static decoding functions, etc.
142 **Usage**: Directly included in ``Disassembler/<Target>Disassembler.cpp``
143 to cater for all default decodings, after all hand-made ones.
145 PseudoLowering
146 --------------
148 **Purpose**: Generate pseudo instruction lowering.
150 **Output**: Implements ``<Target>AsmPrinter::emitPseudoExpansionLowering()``.
152 **Usage**: Included directly into ``<Target>AsmPrinter.cpp``.
154 CallingConv
155 -----------
157 **Purpose**: Responsible for emitting descriptions of the calling
158 conventions supported by this target.
160 **Output**: Implement static functions to deal with calling conventions
161 chained by matching styles, returning false on no match.
163 **Usage**: Used in ISelLowering and FastIsel as function pointers to
164 implementation returned by a CC selection function.
166 DAGISel
167 -------
169 **Purpose**: Generate a DAG instruction selector.
171 **Output**: Creates huge functions for automating DAG selection.
173 **Usage**: Included in ``<Target>ISelDAGToDAG.cpp`` inside the target's
174 implementation of ``SelectionDAGISel``.
176 DFAPacketizer
177 -------------
179 **Purpose**: This class parses the Schedule.td file and produces an API that
180 can be used to reason about whether an instruction can be added to a packet
181 on a VLIW architecture. The class internally generates a deterministic finite
182 automaton (DFA) that models all possible mappings of machine instructions
183 to functional units as instructions are added to a packet.
185 **Output**: Scheduling tables for GPU back-ends (Hexagon, AMD).
187 **Usage**: Included directly on ``<Target>InstrInfo.cpp``.
189 FastISel
190 --------
192 **Purpose**: This tablegen backend emits code for use by the "fast"
193 instruction selection algorithm. See the comments at the top of
194 lib/CodeGen/SelectionDAG/FastISel.cpp for background. This file
195 scans through the target's tablegen instruction-info files
196 and extracts instructions with obvious-looking patterns, and it emits
197 code to look up these instructions by type and operator.
199 **Output**: Generates ``Predicate`` and ``FastEmit`` methods.
201 **Usage**: Implements private methods of the targets' implementation
202 of ``FastISel`` class.
204 Subtarget
205 ---------
207 **Purpose**: Generate subtarget enumerations.
209 **Output**: Enums, globals, local tables for sub-target information.
211 **Usage**: Populates ``<Target>Subtarget`` and
212 ``MCTargetDesc/<Target>MCTargetDesc`` files (both headers and source).
214 Intrinsic
215 ---------
217 **Purpose**: Generate (target) intrinsic information.
219 OptParserDefs
220 -------------
222 **Purpose**: Print enum values for a class.
224 SearchableTables
225 ----------------
227 **Purpose**: Generate custom searchable tables.
229 **Output**: Enums, global tables and lookup helper functions.
231 **Usage**: This backend allows generating free-form, target-specific tables
232 from TableGen records. The ARM and AArch64 targets use this backend to generate
233 tables of system registers; the AMDGPU target uses it to generate meta-data
234 about complex image and memory buffer instructions.
236 More documentation is available in ``include/llvm/TableGen/SearchableTable.td``,
237 which also contains the definitions of TableGen classes which must be
238 instantiated in order to define the enums and tables emitted by this backend.
240 CTags
241 -----
243 **Purpose**: This tablegen backend emits an index of definitions in ctags(1)
244 format. A helper script, utils/TableGen/tdtags, provides an easier-to-use
245 interface; run 'tdtags -H' for documentation.
247 X86EVEX2VEX
248 -----------
250 **Purpose**: This X86 specific tablegen backend emits tables that map EVEX
251 encoded instructions to their VEX encoded identical instruction.
253 Clang BackEnds
254 ==============
256 ClangAttrClasses
257 ----------------
259 **Purpose**: Creates Attrs.inc, which contains semantic attribute class
260 declarations for any attribute in ``Attr.td`` that has not set ``ASTNode = 0``.
261 This file is included as part of ``Attr.h``.
263 ClangAttrParserStringSwitches
264 -----------------------------
266 **Purpose**: Creates AttrParserStringSwitches.inc, which contains
267 StringSwitch::Case statements for parser-related string switches. Each switch
268 is given its own macro (such as ``CLANG_ATTR_ARG_CONTEXT_LIST``, or
269 ``CLANG_ATTR_IDENTIFIER_ARG_LIST``), which is expected to be defined before
270 including AttrParserStringSwitches.inc, and undefined after.
272 ClangAttrImpl
273 -------------
275 **Purpose**: Creates AttrImpl.inc, which contains semantic attribute class
276 definitions for any attribute in ``Attr.td`` that has not set ``ASTNode = 0``.
277 This file is included as part of ``AttrImpl.cpp``.
279 ClangAttrList
280 -------------
282 **Purpose**: Creates AttrList.inc, which is used when a list of semantic
283 attribute identifiers is required. For instance, ``AttrKinds.h`` includes this
284 file to generate the list of ``attr::Kind`` enumeration values. This list is
285 separated out into multiple categories: attributes, inheritable attributes, and
286 inheritable parameter attributes. This categorization happens automatically
287 based on information in ``Attr.td`` and is used to implement the ``classof``
288 functionality required for ``dyn_cast`` and similar APIs.
290 ClangAttrPCHRead
291 ----------------
293 **Purpose**: Creates AttrPCHRead.inc, which is used to deserialize attributes
294 in the ``ASTReader::ReadAttributes`` function.
296 ClangAttrPCHWrite
297 -----------------
299 **Purpose**: Creates AttrPCHWrite.inc, which is used to serialize attributes in
300 the ``ASTWriter::WriteAttributes`` function.
302 ClangAttrSpellings
303 ---------------------
305 **Purpose**: Creates AttrSpellings.inc, which is used to implement the
306 ``__has_attribute`` feature test macro.
308 ClangAttrSpellingListIndex
309 --------------------------
311 **Purpose**: Creates AttrSpellingListIndex.inc, which is used to map parsed
312 attribute spellings (including which syntax or scope was used) to an attribute
313 spelling list index. These spelling list index values are internal
314 implementation details exposed via
315 ``AttributeList::getAttributeSpellingListIndex``.
317 ClangAttrVisitor
318 -------------------
320 **Purpose**: Creates AttrVisitor.inc, which is used when implementing 
321 recursive AST visitors.
323 ClangAttrTemplateInstantiate
324 ----------------------------
326 **Purpose**: Creates AttrTemplateInstantiate.inc, which implements the
327 ``instantiateTemplateAttribute`` function, used when instantiating a template
328 that requires an attribute to be cloned.
330 ClangAttrParsedAttrList
331 -----------------------
333 **Purpose**: Creates AttrParsedAttrList.inc, which is used to generate the
334 ``AttributeList::Kind`` parsed attribute enumeration.
336 ClangAttrParsedAttrImpl
337 -----------------------
339 **Purpose**: Creates AttrParsedAttrImpl.inc, which is used by
340 ``AttributeList.cpp`` to implement several functions on the ``AttributeList``
341 class. This functionality is implemented via the ``AttrInfoMap ParsedAttrInfo``
342 array, which contains one element per parsed attribute object.
344 ClangAttrParsedAttrKinds
345 ------------------------
347 **Purpose**: Creates AttrParsedAttrKinds.inc, which is used to implement the
348 ``AttributeList::getKind`` function, mapping a string (and syntax) to a parsed
349 attribute ``AttributeList::Kind`` enumeration.
351 ClangAttrDump
352 -------------
354 **Purpose**: Creates AttrDump.inc, which dumps information about an attribute.
355 It is used to implement ``ASTDumper::dumpAttr``.
357 ClangDiagsDefs
358 --------------
360 Generate Clang diagnostics definitions.
362 ClangDiagGroups
363 ---------------
365 Generate Clang diagnostic groups.
367 ClangDiagsIndexName
368 -------------------
370 Generate Clang diagnostic name index.
372 ClangCommentNodes
373 -----------------
375 Generate Clang AST comment nodes.
377 ClangDeclNodes
378 --------------
380 Generate Clang AST declaration nodes.
382 ClangStmtNodes
383 --------------
385 Generate Clang AST statement nodes.
387 ClangSACheckers
388 ---------------
390 Generate Clang Static Analyzer checkers.
392 ClangCommentHTMLTags
393 --------------------
395 Generate efficient matchers for HTML tag names that are used in documentation comments.
397 ClangCommentHTMLTagsProperties
398 ------------------------------
400 Generate efficient matchers for HTML tag properties.
402 ClangCommentHTMLNamedCharacterReferences
403 ----------------------------------------
405 Generate function to translate named character references to UTF-8 sequences.
407 ClangCommentCommandInfo
408 -----------------------
410 Generate command properties for commands that are used in documentation comments.
412 ClangCommentCommandList
413 -----------------------
415 Generate list of commands that are used in documentation comments.
417 ArmNeon
418 -------
420 Generate arm_neon.h for clang.
422 ArmNeonSema
423 -----------
425 Generate ARM NEON sema support for clang.
427 ArmNeonTest
428 -----------
430 Generate ARM NEON tests for clang.
432 AttrDocs
433 --------
435 **Purpose**: Creates ``AttributeReference.rst`` from ``AttrDocs.td``, and is
436 used for documenting user-facing attributes.
438 General BackEnds
439 ================
441 JSON
442 ----
444 **Purpose**: Output all the values in every ``def``, as a JSON data
445 structure that can be easily parsed by a variety of languages. Useful
446 for writing custom backends without having to modify TableGen itself,
447 or for performing auxiliary analysis on the same TableGen data passed
448 to a built-in backend.
450 **Output**:
452 The root of the output file is a JSON object (i.e. dictionary),
453 containing the following fixed keys:
455 * ``!tablegen_json_version``: a numeric version field that will
456   increase if an incompatible change is ever made to the structure of
457   this data. The format described here corresponds to version 1.
459 * ``!instanceof``: a dictionary whose keys are the class names defined
460   in the TableGen input. For each key, the corresponding value is an
461   array of strings giving the names of ``def`` records that derive
462   from that class. So ``root["!instanceof"]["Instruction"]``, for
463   example, would list the names of all the records deriving from the
464   class ``Instruction``.
466 For each ``def`` record, the root object also has a key for the record
467 name. The corresponding value is a subsidiary object containing the
468 following fixed keys:
470 * ``!superclasses``: an array of strings giving the names of all the
471   classes that this record derives from.
473 * ``!fields``: an array of strings giving the names of all the variables
474   in this record that were defined with the ``field`` keyword.
476 * ``!name``: a string giving the name of the record. This is always
477   identical to the key in the JSON root object corresponding to this
478   record's dictionary. (If the record is anonymous, the name is
479   arbitrary.)
481 * ``!anonymous``: a boolean indicating whether the record's name was
482   specified by the TableGen input (if it is ``false``), or invented by
483   TableGen itself (if ``true``).
485 For each variable defined in a record, the ``def`` object for that
486 record also has a key for the variable name. The corresponding value
487 is a translation into JSON of the variable's value, using the
488 conventions described below.
490 Some TableGen data types are translated directly into the
491 corresponding JSON type:
493 * A completely undefined value (e.g. for a variable declared without
494   initializer in some superclass of this record, and never initialized
495   by the record itself or any other superclass) is emitted as the JSON
496   ``null`` value.
498 * ``int`` and ``bit`` values are emitted as numbers. Note that
499   TableGen ``int`` values are capable of holding integers too large to
500   be exactly representable in IEEE double precision. The integer
501   literal in the JSON output will show the full exact integer value.
502   So if you need to retrieve large integers with full precision, you
503   should use a JSON reader capable of translating such literals back
504   into 64-bit integers without losing precision, such as Python's
505   standard ``json`` module.
507 * ``string`` and ``code`` values are emitted as JSON strings.
509 * ``list<T>`` values, for any element type ``T``, are emitted as JSON
510   arrays. Each element of the array is represented in turn using these
511   same conventions.
513 * ``bits`` values are also emitted as arrays. A ``bits`` array is
514   ordered from least-significant bit to most-significant. So the
515   element with index ``i`` corresponds to the bit described as
516   ``x{i}`` in TableGen source. However, note that this means that
517   scripting languages are likely to *display* the array in the
518   opposite order from the way it appears in the TableGen source or in
519   the diagnostic ``-print-records`` output.
521 All other TableGen value types are emitted as a JSON object,
522 containing two standard fields: ``kind`` is a discriminator describing
523 which kind of value the object represents, and ``printable`` is a
524 string giving the same representation of the value that would appear
525 in ``-print-records``.
527 * A reference to a ``def`` object has ``kind=="def"``, and has an
528   extra field ``def`` giving the name of the object referred to.
530 * A reference to another variable in the same record has
531   ``kind=="var"``, and has an extra field ``var`` giving the name of
532   the variable referred to.
534 * A reference to a specific bit of a ``bits``-typed variable in the
535   same record has ``kind=="varbit"``, and has two extra fields:
536   ``var`` gives the name of the variable referred to, and ``index``
537   gives the index of the bit.
539 * A value of type ``dag`` has ``kind=="dag"``, and has two extra
540   fields. ``operator`` gives the initial value after the opening
541   parenthesis of the dag initializer; ``args`` is an array giving the
542   following arguments. The elements of ``args`` are arrays of length
543   2, giving the value of each argument followed by its colon-suffixed
544   name (if any). For example, in the JSON representation of the dag
545   value ``(Op 22, "hello":$foo)`` (assuming that ``Op`` is the name of
546   a record defined elsewhere with a ``def`` statement):
548   * ``operator`` will be an object in which ``kind=="def"`` and
549     ``def=="Op"``
551   * ``args`` will be the array ``[[22, null], ["hello", "foo"]]``.
553 * If any other kind of value or complicated expression appears in the
554   output, it will have ``kind=="complex"``, and no additional fields.
555   These values are not expected to be needed by backends. The standard
556   ``printable`` field can be used to extract a representation of them
557   in TableGen source syntax if necessary.
559 How to write a back-end
560 =======================
562 TODO.
564 Until we get a step-by-step HowTo for writing TableGen backends, you can at
565 least grab the boilerplate (build system, new files, etc.) from Clang's
566 r173931.
568 TODO: How they work, how to write one.  This section should not contain details
569 about any particular backend, except maybe ``-print-enums`` as an example.  This
570 should highlight the APIs in ``TableGen/Record.h``.