[ORC] Add std::tuple support to SimplePackedSerialization.
[llvm-project.git] / llvm / docs / GettingStarted.rst
blobb776ae742b4e55db5c6fe9ad4e5a62b0a458100b
1 ====================================
2 Getting Started with the LLVM System
3 ====================================
5 .. contents::
6    :local:
8 Overview
9 ========
11 Welcome to the LLVM project!
13 The LLVM project has multiple components. The core of the project is
14 itself called "LLVM". This contains all of the tools, libraries, and header
15 files needed to process intermediate representations and converts it into
16 object files.  Tools include an assembler, disassembler, bitcode analyzer, and
17 bitcode optimizer.  It also contains basic regression tests.
19 C-like languages use the `Clang <https://clang.llvm.org/>`_ front end.  This
20 component compiles C, C++, Objective C, and Objective C++ code into LLVM bitcode
21 -- and from there into object files, using LLVM.
23 Other components include:
24 the `libc++ C++ standard library <https://libcxx.llvm.org>`_,
25 the `LLD linker <https://lld.llvm.org>`_, and more.
27 Getting the Source Code and Building LLVM
28 =========================================
30 The LLVM Getting Started documentation may be out of date.  The `Clang
31 Getting Started <https://clang.llvm.org/get_started.html>`_ page might have more
32 accurate information.
34 This is an example workflow and configuration to get and build the LLVM source:
36 #. Checkout LLVM (including related subprojects like Clang):
38    * ``git clone https://github.com/llvm/llvm-project.git``
39    * Or, on windows, ``git clone --config core.autocrlf=false
40      https://github.com/llvm/llvm-project.git``
41    * To save storage and speed-up the checkout time, you may want to do a 
42      `shallow clone <https://git-scm.com/docs/git-clone#Documentation/git-clone.txt---depthltdepthgt>`_. 
43      For example, to get the latest revision of the LLVM project, use 
44      ``git clone --depth 1 https://github.com/llvm/llvm-project.git``
46 #. Configure and build LLVM and Clang:
48    * ``cd llvm-project``
49    * ``mkdir build``
50    * ``cd build``
51    * ``cmake -G <generator> [options] ../llvm``
53      Some common build system generators are:
55      * ``Ninja`` --- for generating `Ninja <https://ninja-build.org>`_
56        build files. Most llvm developers use Ninja.
57      * ``Unix Makefiles`` --- for generating make-compatible parallel makefiles.
58      * ``Visual Studio`` --- for generating Visual Studio projects and
59        solutions.
60      * ``Xcode`` --- for generating Xcode projects.
62      Some Common options:
64      * ``-DLLVM_ENABLE_PROJECTS='...'`` --- semicolon-separated list of the LLVM
65        subprojects you'd like to additionally build. Can include any of: clang,
66        clang-tools-extra, libcxx, libcxxabi, libunwind, lldb, compiler-rt, lld,
67        polly, or cross-project-tests.
69        For example, to build LLVM, Clang, libcxx, and libcxxabi, use
70        ``-DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;libcxx;libcxxabi"``.
72      * ``-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=directory`` --- Specify for *directory* the full
73        pathname of where you want the LLVM tools and libraries to be installed
74        (default ``/usr/local``).
76      * ``-DCMAKE_BUILD_TYPE=type`` --- Valid options for *type* are Debug,
77        Release, RelWithDebInfo, and MinSizeRel. Default is Debug.
79      * ``-DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=On`` --- Compile with assertion checks enabled
80        (default is Yes for Debug builds, No for all other build types).
82    * ``cmake --build . [--target <target>]`` or the build system specified
83      above directly.
85      * The default target (i.e. ``cmake --build .`` or ``make``) will build all of
86        LLVM.
88      * The ``check-all`` target (i.e. ``ninja check-all``) will run the
89        regression tests to ensure everything is in working order.
91      * CMake will generate build targets for each tool and library, and most
92        LLVM sub-projects generate their own ``check-<project>`` target.
94      * Running a serial build will be **slow**.  To improve speed, try running a
95        parallel build. That's done by default in Ninja; for ``make``, use the
96        option ``-j NN``, where ``NN`` is the number of parallel jobs, e.g. the
97        number of available CPUs.
99    * For more information see `CMake <CMake.html>`__
101    * If you get an "internal compiler error (ICE)" or test failures, see
102      `below`_.
104 Consult the `Getting Started with LLVM`_ section for detailed information on
105 configuring and compiling LLVM.  Go to `Directory Layout`_ to learn about the
106 layout of the source code tree.
108 Requirements
109 ============
111 Before you begin to use the LLVM system, review the requirements given below.
112 This may save you some trouble by knowing ahead of time what hardware and
113 software you will need.
115 Hardware
116 --------
118 LLVM is known to work on the following host platforms:
120 ================== ===================== =============
121 OS                 Arch                  Compilers
122 ================== ===================== =============
123 Linux              x86\ :sup:`1`         GCC, Clang
124 Linux              amd64                 GCC, Clang
125 Linux              ARM                   GCC, Clang
126 Linux              Mips                  GCC, Clang
127 Linux              PowerPC               GCC, Clang
128 Linux              SystemZ               GCC, Clang
129 Solaris            V9 (Ultrasparc)       GCC
130 FreeBSD            x86\ :sup:`1`         GCC, Clang
131 FreeBSD            amd64                 GCC, Clang
132 NetBSD             x86\ :sup:`1`         GCC, Clang
133 NetBSD             amd64                 GCC, Clang
134 macOS\ :sup:`2`    PowerPC               GCC
135 macOS              x86                   GCC, Clang
136 Cygwin/Win32       x86\ :sup:`1, 3`      GCC
137 Windows            x86\ :sup:`1`         Visual Studio
138 Windows x64        x86-64                Visual Studio
139 ================== ===================== =============
141 .. note::
143   #. Code generation supported for Pentium processors and up
144   #. Code generation supported for 32-bit ABI only
145   #. To use LLVM modules on Win32-based system, you may configure LLVM
146      with ``-DBUILD_SHARED_LIBS=On``.
148 Note that Debug builds require a lot of time and disk space.  An LLVM-only build
149 will need about 1-3 GB of space.  A full build of LLVM and Clang will need around
150 15-20 GB of disk space.  The exact space requirements will vary by system.  (It
151 is so large because of all the debugging information and the fact that the
152 libraries are statically linked into multiple tools).
154 If you are space-constrained, you can build only selected tools or only
155 selected targets.  The Release build requires considerably less space.
157 The LLVM suite *may* compile on other platforms, but it is not guaranteed to do
158 so.  If compilation is successful, the LLVM utilities should be able to
159 assemble, disassemble, analyze, and optimize LLVM bitcode.  Code generation
160 should work as well, although the generated native code may not work on your
161 platform.
163 Software
164 --------
166 Compiling LLVM requires that you have several software packages installed. The
167 table below lists those required packages. The Package column is the usual name
168 for the software package that LLVM depends on. The Version column provides
169 "known to work" versions of the package. The Notes column describes how LLVM
170 uses the package and provides other details.
172 =========================================================== ============ ==========================================
173 Package                                                     Version      Notes
174 =========================================================== ============ ==========================================
175 `CMake <http://cmake.org/>`__                               >=3.13.4     Makefile/workspace generator
176 `GCC <http://gcc.gnu.org/>`_                                >=5.1.0      C/C++ compiler\ :sup:`1`
177 `python <http://www.python.org/>`_                          >=3.6        Automated test suite\ :sup:`2`
178 `zlib <http://zlib.net>`_                                   >=1.2.3.4    Compression library\ :sup:`3`
179 `GNU Make <http://savannah.gnu.org/projects/make>`_         3.79, 3.79.1 Makefile/build processor\ :sup:`4`
180 =========================================================== ============ ==========================================
182 .. note::
184    #. Only the C and C++ languages are needed so there's no need to build the
185       other languages for LLVM's purposes. See `below` for specific version
186       info.
187    #. Only needed if you want to run the automated test suite in the
188       ``llvm/test`` directory.
189    #. Optional, adds compression / uncompression capabilities to selected LLVM
190       tools.
191    #. Optional, you can use any other build tool supported by CMake.
193 Additionally, your compilation host is expected to have the usual plethora of
194 Unix utilities. Specifically:
196 * **ar** --- archive library builder
197 * **bzip2** --- bzip2 command for distribution generation
198 * **bunzip2** --- bunzip2 command for distribution checking
199 * **chmod** --- change permissions on a file
200 * **cat** --- output concatenation utility
201 * **cp** --- copy files
202 * **date** --- print the current date/time
203 * **echo** --- print to standard output
204 * **egrep** --- extended regular expression search utility
205 * **find** --- find files/dirs in a file system
206 * **grep** --- regular expression search utility
207 * **gzip** --- gzip command for distribution generation
208 * **gunzip** --- gunzip command for distribution checking
209 * **install** --- install directories/files
210 * **mkdir** --- create a directory
211 * **mv** --- move (rename) files
212 * **ranlib** --- symbol table builder for archive libraries
213 * **rm** --- remove (delete) files and directories
214 * **sed** --- stream editor for transforming output
215 * **sh** --- Bourne shell for make build scripts
216 * **tar** --- tape archive for distribution generation
217 * **test** --- test things in file system
218 * **unzip** --- unzip command for distribution checking
219 * **zip** --- zip command for distribution generation
221 .. _below:
222 .. _check here:
224 Host C++ Toolchain, both Compiler and Standard Library
225 ------------------------------------------------------
227 LLVM is very demanding of the host C++ compiler, and as such tends to expose
228 bugs in the compiler. We also attempt to follow improvements and developments in
229 the C++ language and library reasonably closely. As such, we require a modern
230 host C++ toolchain, both compiler and standard library, in order to build LLVM.
232 LLVM is written using the subset of C++ documented in :doc:`coding
233 standards<CodingStandards>`. To enforce this language version, we check the most
234 popular host toolchains for specific minimum versions in our build systems:
236 * Clang 3.5
237 * Apple Clang 6.0
238 * GCC 5.1
239 * Visual Studio 2017
241 Anything older than these toolchains *may* work, but will require forcing the
242 build system with a special option and is not really a supported host platform.
243 Also note that older versions of these compilers have often crashed or
244 miscompiled LLVM.
246 For less widely used host toolchains such as ICC or xlC, be aware that a very
247 recent version may be required to support all of the C++ features used in LLVM.
249 We track certain versions of software that are *known* to fail when used as
250 part of the host toolchain. These even include linkers at times.
252 **GNU ld 2.16.X**. Some 2.16.X versions of the ld linker will produce very long
253 warning messages complaining that some "``.gnu.linkonce.t.*``" symbol was
254 defined in a discarded section. You can safely ignore these messages as they are
255 erroneous and the linkage is correct.  These messages disappear using ld 2.17.
257 **GNU binutils 2.17**: Binutils 2.17 contains `a bug
258 <http://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=3111>`__ which causes huge link
259 times (minutes instead of seconds) when building LLVM.  We recommend upgrading
260 to a newer version (2.17.50.0.4 or later).
262 **GNU Binutils 2.19.1 Gold**: This version of Gold contained `a bug
263 <http://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=9836>`__ which causes
264 intermittent failures when building LLVM with position independent code.  The
265 symptom is an error about cyclic dependencies.  We recommend upgrading to a
266 newer version of Gold.
268 Getting a Modern Host C++ Toolchain
269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
271 This section mostly applies to Linux and older BSDs. On macOS, you should
272 have a sufficiently modern Xcode, or you will likely need to upgrade until you
273 do. Windows does not have a "system compiler", so you must install either Visual
274 Studio 2017 or a recent version of mingw64. FreeBSD 10.0 and newer have a modern
275 Clang as the system compiler.
277 However, some Linux distributions and some other or older BSDs sometimes have
278 extremely old versions of GCC. These steps attempt to help you upgrade you
279 compiler even on such a system. However, if at all possible, we encourage you
280 to use a recent version of a distribution with a modern system compiler that
281 meets these requirements. Note that it is tempting to install a prior
282 version of Clang and libc++ to be the host compiler, however libc++ was not
283 well tested or set up to build on Linux until relatively recently. As
284 a consequence, this guide suggests just using libstdc++ and a modern GCC as the
285 initial host in a bootstrap, and then using Clang (and potentially libc++).
287 The first step is to get a recent GCC toolchain installed. The most common
288 distribution on which users have struggled with the version requirements is
289 Ubuntu Precise, 12.04 LTS. For this distribution, one easy option is to install
290 the `toolchain testing PPA`_ and use it to install a modern GCC. There is
291 a really nice discussions of this on the `ask ubuntu stack exchange`_ and a
292 `github gist`_ with updated commands. However, not all users can use PPAs and
293 there are many other distributions, so it may be necessary (or just useful, if
294 you're here you *are* doing compiler development after all) to build and install
295 GCC from source. It is also quite easy to do these days.
297 .. _toolchain testing PPA:
298   https://launchpad.net/~ubuntu-toolchain-r/+archive/test
299 .. _ask ubuntu stack exchange:
300   https://askubuntu.com/questions/466651/how-do-i-use-the-latest-gcc-on-ubuntu/581497#58149
301 .. _github gist:
302   https://gist.github.com/application2000/73fd6f4bf1be6600a2cf9f56315a2d91
304 Easy steps for installing GCC 5.1.0:
306 .. code-block:: console
308   % gcc_version=5.1.0
309   % wget https://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-${gcc_version}/gcc-${gcc_version}.tar.bz2
310   % wget https://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-${gcc_version}/gcc-${gcc_version}.tar.bz2.sig
311   % wget https://ftp.gnu.org/gnu/gnu-keyring.gpg
312   % signature_invalid=`gpg --verify --no-default-keyring --keyring ./gnu-keyring.gpg gcc-${gcc_version}.tar.bz2.sig`
313   % if [ $signature_invalid ]; then echo "Invalid signature" ; exit 1 ; fi
314   % tar -xvjf gcc-${gcc_version}.tar.bz2
315   % cd gcc-${gcc_version}
316   % ./contrib/download_prerequisites
317   % cd ..
318   % mkdir gcc-${gcc_version}-build
319   % cd gcc-${gcc_version}-build
320   % $PWD/../gcc-${gcc_version}/configure --prefix=$HOME/toolchains --enable-languages=c,c++
321   % make -j$(nproc)
322   % make install
324 For more details, check out the excellent `GCC wiki entry`_, where I got most
325 of this information from.
327 .. _GCC wiki entry:
328   https://gcc.gnu.org/wiki/InstallingGCC
330 Once you have a GCC toolchain, configure your build of LLVM to use the new
331 toolchain for your host compiler and C++ standard library. Because the new
332 version of libstdc++ is not on the system library search path, you need to pass
333 extra linker flags so that it can be found at link time (``-L``) and at runtime
334 (``-rpath``). If you are using CMake, this invocation should produce working
335 binaries:
337 .. code-block:: console
339   % mkdir build
340   % cd build
341   % CC=$HOME/toolchains/bin/gcc CXX=$HOME/toolchains/bin/g++ \
342     cmake .. -DCMAKE_CXX_LINK_FLAGS="-Wl,-rpath,$HOME/toolchains/lib64 -L$HOME/toolchains/lib64"
344 If you fail to set rpath, most LLVM binaries will fail on startup with a message
345 from the loader similar to ``libstdc++.so.6: version `GLIBCXX_3.4.20' not
346 found``. This means you need to tweak the -rpath linker flag.
348 This method will add an absolute path to the rpath of all executables. That's
349 fine for local development. If you want to distribute the binaries you build
350 so that they can run on older systems, copy ``libstdc++.so.6`` into the
351 ``lib/`` directory.  All of LLVM's shipping binaries have an rpath pointing at
352 ``$ORIGIN/../lib``, so they will find ``libstdc++.so.6`` there.  Non-distributed
353 binaries don't have an rpath set and won't find ``libstdc++.so.6``. Pass
354 ``-DLLVM_LOCAL_RPATH="$HOME/toolchains/lib64"`` to cmake to add an absolute
355 path to ``libstdc++.so.6`` as above. Since these binaries are not distributed,
356 having an absolute local path is fine for them.
358 When you build Clang, you will need to give *it* access to modern C++
359 standard library in order to use it as your new host in part of a bootstrap.
360 There are two easy ways to do this, either build (and install) libc++ along
361 with Clang and then use it with the ``-stdlib=libc++`` compile and link flag,
362 or install Clang into the same prefix (``$HOME/toolchains`` above) as GCC.
363 Clang will look within its own prefix for libstdc++ and use it if found. You
364 can also add an explicit prefix for Clang to look in for a GCC toolchain with
365 the ``--gcc-toolchain=/opt/my/gcc/prefix`` flag, passing it to both compile and
366 link commands when using your just-built-Clang to bootstrap.
368 .. _Getting Started with LLVM:
370 Getting Started with LLVM
371 =========================
373 The remainder of this guide is meant to get you up and running with LLVM and to
374 give you some basic information about the LLVM environment.
376 The later sections of this guide describe the `general layout`_ of the LLVM
377 source tree, a `simple example`_ using the LLVM tool chain, and `links`_ to find
378 more information about LLVM or to get help via e-mail.
380 Terminology and Notation
381 ------------------------
383 Throughout this manual, the following names are used to denote paths specific to
384 the local system and working environment.  *These are not environment variables
385 you need to set but just strings used in the rest of this document below*.  In
386 any of the examples below, simply replace each of these names with the
387 appropriate pathname on your local system.  All these paths are absolute:
389 ``SRC_ROOT``
391   This is the top level directory of the LLVM source tree.
393 ``OBJ_ROOT``
395   This is the top level directory of the LLVM object tree (i.e. the tree where
396   object files and compiled programs will be placed.  It can be the same as
397   SRC_ROOT).
399 Unpacking the LLVM Archives
400 ---------------------------
402 If you have the LLVM distribution, you will need to unpack it before you can
403 begin to compile it.  LLVM is distributed as a number of different
404 subprojects. Each one has its own download which is a TAR archive that is
405 compressed with the gzip program.
407 The files are as follows, with *x.y* marking the version number:
409 ``llvm-x.y.tar.gz``
411   Source release for the LLVM libraries and tools.
413 ``cfe-x.y.tar.gz``
415   Source release for the Clang frontend.
417 .. _checkout:
419 Checkout LLVM from Git
420 ----------------------
422 You can also checkout the source code for LLVM from Git.
424 .. note::
426   Passing ``--config core.autocrlf=false`` should not be required in
427   the future after we adjust the .gitattribute settings correctly, but
428   is required for Windows users at the time of this writing.
430 Simply run:
432 .. code-block:: console
434   % git clone https://github.com/llvm/llvm-project.git
436 or on Windows,
438 .. code-block:: console
440   % git clone --config core.autocrlf=false https://github.com/llvm/llvm-project.git
442 This will create an '``llvm-project``' directory in the current directory and
443 fully populate it with all of the source code, test directories, and local
444 copies of documentation files for LLVM and all the related subprojects. Note
445 that unlike the tarballs, which contain each subproject in a separate file, the
446 git repository contains all of the projects together.
448 If you want to get a specific release (as opposed to the most recent revision),
449 you can check out a tag after cloning the repository. E.g., `git checkout
450 llvmorg-6.0.1` inside the ``llvm-project`` directory created by the above
451 command.  Use `git tag -l` to list all of them.
453 Sending patches
454 ^^^^^^^^^^^^^^^
456 Please read `Developer Policy <DeveloperPolicy.html#one-off-patches>`_, too.
458 We don't currently accept github pull requests, so you'll need to send patches
459 either via emailing to llvm-commits, or, preferably, via :ref:`Phabricator
460 <phabricator-reviews>`.
462 You'll generally want to make sure your branch has a single commit,
463 corresponding to the review you wish to send, up-to-date with the upstream
464 ``origin/main`` branch, and doesn't contain merges. Once you have that, you
465 can start `a Phabricator review <Phabricator.html>`_ (or use ``git show`` or
466 ``git format-patch`` to output the diff, and attach it to an email message).
468 However, using the "Arcanist" tool is often easier. After `installing
469 arcanist`_, you can upload the latest commit using:
471 .. code-block:: console
473   % arc diff HEAD~1
475 Additionally, before sending a patch for review, please also try to ensure it's
476 formatted properly. We use ``clang-format`` for this, which has git integration
477 through the ``git-clang-format`` script. On some systems, it may already be
478 installed (or be installable via your package manager). If so, you can simply
479 run it -- the following command will format only the code changed in the most
480 recent commit:
482 .. code-block:: console
484   % git clang-format HEAD~1
486 Note that this modifies the files, but doesn't commit them -- you'll likely want
487 to run
489 .. code-block:: console
491   % git commit --amend -a
493 in order to update the last commit with all pending changes.
495 .. note::
496   If you don't already have ``clang-format`` or ``git clang-format`` installed
497   on your system, the ``clang-format`` binary will be built alongside clang, and
498   the git integration can be run from
499   ``clang/tools/clang-format/git-clang-format``.
502 .. _commit_from_git:
504 For developers to commit changes from Git
505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
507 Once a patch is reviewed, you should rebase it, re-test locally, and commit the
508 changes to LLVM's main branch. This is done using `git push` if you have the
509 required access rights. See `committing a change
510 <Phabricator.html#committing-a-change>`_ for Phabricator based commits or
511 `obtaining commit access <DeveloperPolicy.html#obtaining-commit-access>`_
512 for commit access.
514 Here is an example workflow using git. This workflow assumes you have an
515 accepted commit on the branch named `branch-with-change`.
517 .. code-block:: console
519   # Go to the branch with your accepted commit.
520   % git checkout branch-with-change
521   # Rebase your change onto the latest commits on Github.
522   % git pull --rebase origin main
523   # Rerun the appropriate tests if needed.
524   % ninja check-$whatever
525   # Check that the list of commits about to be pushed is correct.
526   % git log origin/main...HEAD --oneline
527   # Push to Github.
528   % git push origin HEAD:main
530 LLVM currently has a linear-history policy, which means that merge commits are
531 not allowed. The `llvm-project` repo on github is configured to reject pushes
532 that include merges, so the `git rebase` step above is required.
534 Please ask for help if you're having trouble with your particular git workflow.
537 .. _git_pre_push_hook:
539 Git pre-push hook
540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
542 We include an optional pre-push hook that run some sanity checks on the revisions
543 you are about to push and ask confirmation if you push multiple commits at once.
544 You can set it up (on Unix systems) by running from the repository root:
546 .. code-block:: console
548   % ln -sf ../../llvm/utils/git/pre-push.py .git/hooks/pre-push
550 Bisecting commits
551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
553 See `Bisecting LLVM code <GitBisecting.html>`_ for how to use ``git bisect``
554 on LLVM.
556 Reverting a change
557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
559 When reverting changes using git, the default message will say "This reverts
560 commit XYZ". Leave this at the end of the commit message, but add some details
561 before it as to why the commit is being reverted. A brief explanation and/or
562 links to bots that demonstrate the problem are sufficient.
564 Local LLVM Configuration
565 ------------------------
567 Once checked out repository, the LLVM suite source code must be configured
568 before being built. This process uses CMake.  Unlinke the normal ``configure``
569 script, CMake generates the build files in whatever format you request as well
570 as various ``*.inc`` files, and ``llvm/include/Config/config.h``.
572 Variables are passed to ``cmake`` on the command line using the format
573 ``-D<variable name>=<value>``. The following variables are some common options
574 used by people developing LLVM.
576 +-------------------------+----------------------------------------------------+
577 | Variable                | Purpose                                            |
578 +=========================+====================================================+
579 | CMAKE_C_COMPILER        | Tells ``cmake`` which C compiler to use. By        |
580 |                         | default, this will be /usr/bin/cc.                 |
581 +-------------------------+----------------------------------------------------+
582 | CMAKE_CXX_COMPILER      | Tells ``cmake`` which C++ compiler to use. By      |
583 |                         | default, this will be /usr/bin/c++.                |
584 +-------------------------+----------------------------------------------------+
585 | CMAKE_BUILD_TYPE        | Tells ``cmake`` what type of build you are trying  |
586 |                         | to generate files for. Valid options are Debug,    |
587 |                         | Release, RelWithDebInfo, and MinSizeRel. Default   |
588 |                         | is Debug.                                          |
589 +-------------------------+----------------------------------------------------+
590 | CMAKE_INSTALL_PREFIX    | Specifies the install directory to target when     |
591 |                         | running the install action of the build files.     |
592 +-------------------------+----------------------------------------------------+
593 | PYTHON_EXECUTABLE       | Forces CMake to use a specific Python version by   |
594 |                         | passing a path to a Python interpreter. By default |
595 |                         | the Python version of the interpreter in your PATH |
596 |                         | is used.                                           |
597 +-------------------------+----------------------------------------------------+
598 | LLVM_TARGETS_TO_BUILD   | A semicolon delimited list controlling which       |
599 |                         | targets will be built and linked into llvm.        |
600 |                         | The default list is defined as                     |
601 |                         | ``LLVM_ALL_TARGETS``, and can be set to include    |
602 |                         | out-of-tree targets. The default value includes:   |
603 |                         | ``AArch64, AMDGPU, ARM, AVR, BPF, Hexagon, Lanai,  |
604 |                         | Mips, MSP430, NVPTX, PowerPC, RISCV, Sparc,        |
605 |                         | SystemZ, WebAssembly, X86, XCore``.                |
606 |                         |                                                    |
607 +-------------------------+----------------------------------------------------+
608 | LLVM_ENABLE_DOXYGEN     | Build doxygen-based documentation from the source  |
609 |                         | code This is disabled by default because it is     |
610 |                         | slow and generates a lot of output.                |
611 +-------------------------+----------------------------------------------------+
612 | LLVM_ENABLE_PROJECTS    | A semicolon-delimited list selecting which of the  |
613 |                         | other LLVM subprojects to additionally build. (Only|
614 |                         | effective when using a side-by-side project layout |
615 |                         | e.g. via git). The default list is empty. Can      |
616 |                         | include: clang, libcxx, libcxxabi, libunwind, lldb,|
617 |                         | compiler-rt, lld, polly, or debuginfo-tests.       |
618 +-------------------------+----------------------------------------------------+
619 | LLVM_ENABLE_SPHINX      | Build sphinx-based documentation from the source   |
620 |                         | code. This is disabled by default because it is    |
621 |                         | slow and generates a lot of output. Sphinx version |
622 |                         | 1.5 or later recommended.                          |
623 +-------------------------+----------------------------------------------------+
624 | LLVM_BUILD_LLVM_DYLIB   | Generate libLLVM.so. This library contains a       |
625 |                         | default set of LLVM components that can be         |
626 |                         | overridden with ``LLVM_DYLIB_COMPONENTS``. The     |
627 |                         | default contains most of LLVM and is defined in    |
628 |                         | ``tools/llvm-shlib/CMakelists.txt``. This option is|
629 |                         | not available on Windows.                          |
630 +-------------------------+----------------------------------------------------+
631 | LLVM_OPTIMIZED_TABLEGEN | Builds a release tablegen that gets used during    |
632 |                         | the LLVM build. This can dramatically speed up     |
633 |                         | debug builds.                                      |
634 +-------------------------+----------------------------------------------------+
636 To configure LLVM, follow these steps:
638 #. Change directory into the object root directory:
640    .. code-block:: console
642      % cd OBJ_ROOT
644 #. Run the ``cmake``:
646    .. code-block:: console
648      % cmake -G "Unix Makefiles" -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/install/path
649        [other options] SRC_ROOT
651 Compiling the LLVM Suite Source Code
652 ------------------------------------
654 Unlike with autotools, with CMake your build type is defined at configuration.
655 If you want to change your build type, you can re-run cmake with the following
656 invocation:
658    .. code-block:: console
660      % cmake -G "Unix Makefiles" -DCMAKE_BUILD_TYPE=type SRC_ROOT
662 Between runs, CMake preserves the values set for all options. CMake has the
663 following build types defined:
665 Debug
667   These builds are the default. The build system will compile the tools and
668   libraries unoptimized, with debugging information, and asserts enabled.
670 Release
672   For these builds, the build system will compile the tools and libraries
673   with optimizations enabled and not generate debug info. CMakes default
674   optimization level is -O3. This can be configured by setting the
675   ``CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE`` variable on the CMake command line.
677 RelWithDebInfo
679   These builds are useful when debugging. They generate optimized binaries with
680   debug information. CMakes default optimization level is -O2. This can be
681   configured by setting the ``CMAKE_CXX_FLAGS_RELWITHDEBINFO`` variable on the
682   CMake command line.
684 Once you have LLVM configured, you can build it by entering the *OBJ_ROOT*
685 directory and issuing the following command:
687 .. code-block:: console
689   % make
691 If the build fails, please `check here`_ to see if you are using a version of
692 GCC that is known not to compile LLVM.
694 If you have multiple processors in your machine, you may wish to use some of the
695 parallel build options provided by GNU Make.  For example, you could use the
696 command:
698 .. code-block:: console
700   % make -j2
702 There are several special targets which are useful when working with the LLVM
703 source code:
705 ``make clean``
707   Removes all files generated by the build.  This includes object files,
708   generated C/C++ files, libraries, and executables.
710 ``make install``
712   Installs LLVM header files, libraries, tools, and documentation in a hierarchy
713   under ``$PREFIX``, specified with ``CMAKE_INSTALL_PREFIX``, which
714   defaults to ``/usr/local``.
716 ``make docs-llvm-html``
718   If configured with ``-DLLVM_ENABLE_SPHINX=On``, this will generate a directory
719   at ``OBJ_ROOT/docs/html`` which contains the HTML formatted documentation.
721 Cross-Compiling LLVM
722 --------------------
724 It is possible to cross-compile LLVM itself. That is, you can create LLVM
725 executables and libraries to be hosted on a platform different from the platform
726 where they are built (a Canadian Cross build). To generate build files for
727 cross-compiling CMake provides a variable ``CMAKE_TOOLCHAIN_FILE`` which can
728 define compiler flags and variables used during the CMake test operations.
730 The result of such a build is executables that are not runnable on the build
731 host but can be executed on the target. As an example the following CMake
732 invocation can generate build files targeting iOS. This will work on macOS
733 with the latest Xcode:
735 .. code-block:: console
737   % cmake -G "Ninja" -DCMAKE_OSX_ARCHITECTURES="armv7;armv7s;arm64"
738     -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=<PATH_TO_LLVM>/cmake/platforms/iOS.cmake
739     -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DLLVM_BUILD_RUNTIME=Off -DLLVM_INCLUDE_TESTS=Off
740     -DLLVM_INCLUDE_EXAMPLES=Off -DLLVM_ENABLE_BACKTRACES=Off [options]
741     <PATH_TO_LLVM>
743 Note: There are some additional flags that need to be passed when building for
744 iOS due to limitations in the iOS SDK.
746 Check :doc:`HowToCrossCompileLLVM` and `Clang docs on how to cross-compile in general
747 <https://clang.llvm.org/docs/CrossCompilation.html>`_ for more information
748 about cross-compiling.
750 The Location of LLVM Object Files
751 ---------------------------------
753 The LLVM build system is capable of sharing a single LLVM source tree among
754 several LLVM builds.  Hence, it is possible to build LLVM for several different
755 platforms or configurations using the same source tree.
757 * Change directory to where the LLVM object files should live:
759   .. code-block:: console
761     % cd OBJ_ROOT
763 * Run ``cmake``:
765   .. code-block:: console
767     % cmake -G "Unix Makefiles" SRC_ROOT
769 The LLVM build will create a structure underneath *OBJ_ROOT* that matches the
770 LLVM source tree. At each level where source files are present in the source
771 tree there will be a corresponding ``CMakeFiles`` directory in the *OBJ_ROOT*.
772 Underneath that directory there is another directory with a name ending in
773 ``.dir`` under which you'll find object files for each source.
775 For example:
777   .. code-block:: console
779     % cd llvm_build_dir
780     % find lib/Support/ -name APFloat*
781     lib/Support/CMakeFiles/LLVMSupport.dir/APFloat.cpp.o
783 Optional Configuration Items
784 ----------------------------
786 If you're running on a Linux system that supports the `binfmt_misc
787 <http://en.wikipedia.org/wiki/binfmt_misc>`_
788 module, and you have root access on the system, you can set your system up to
789 execute LLVM bitcode files directly. To do this, use commands like this (the
790 first command may not be required if you are already using the module):
792 .. code-block:: console
794   % mount -t binfmt_misc none /proc/sys/fs/binfmt_misc
795   % echo ':llvm:M::BC::/path/to/lli:' > /proc/sys/fs/binfmt_misc/register
796   % chmod u+x hello.bc   (if needed)
797   % ./hello.bc
799 This allows you to execute LLVM bitcode files directly.  On Debian, you can also
800 use this command instead of the 'echo' command above:
802 .. code-block:: console
804   % sudo update-binfmts --install llvm /path/to/lli --magic 'BC'
806 .. _Program Layout:
807 .. _general layout:
809 Directory Layout
810 ================
812 One useful source of information about the LLVM source base is the LLVM `doxygen
813 <http://www.doxygen.org/>`_ documentation available at
814 `<https://llvm.org/doxygen/>`_.  The following is a brief introduction to code
815 layout:
817 ``llvm/cmake``
818 --------------
819 Genereates system build files.
821 ``llvm/cmake/modules``
822   Build configuration for llvm user defined options. Checks compiler version and 
823   linker flags.
825 ``llvm/cmake/platforms``
826   Toolchain configuration for Android NDK, iOS systems and non-Windows hosts to
827   target MSVC.
829 ``llvm/examples``
830 -----------------
832 - Some simple examples showing how to use LLVM as a compiler for a custom 
833   language - including lowering, optimization, and code generation.
835 - Kaleidoscope Tutorial: Kaleidoscope language tutorial run through the 
836   implementation of a nice little compiler for a non-trivial language 
837   including a hand-written lexer, parser, AST, as well as code generation 
838   support using LLVM- both static (ahead of time) and various approaches to 
839   Just In Time (JIT) compilation. 
840   `Kaleidoscope Tutorial for complete beginner 
841   <https://llvm.org/docs/tutorial/MyFirstLanguageFrontend/index.html>`_.
843 - BuildingAJIT: Examples of the `BuildingAJIT tutorial 
844   <https://llvm.org/docs/tutorial/BuildingAJIT1.html>`_ that shows how LLVM’s 
845   ORC JIT APIs interact with other parts of LLVM. It also, teaches how to 
846   recombine them to build a custom JIT that is suited to your use-case.
848 ``llvm/include``
849 ----------------
851 Public header files exported from the LLVM library. The three main subdirectories:
853 ``llvm/include/llvm``
855   All LLVM-specific header files, and  subdirectories for different portions of
856   LLVM: ``Analysis``, ``CodeGen``, ``Target``, ``Transforms``, etc...
858 ``llvm/include/llvm/Support``
860   Generic support libraries provided with LLVM but not necessarily specific to
861   LLVM. For example, some C++ STL utilities and a Command Line option processing
862   library store header files here.
864 ``llvm/include/llvm/Config``
866   Header files configured by ``cmake``.  They wrap "standard" UNIX and
867   C header files.  Source code can include these header files which
868   automatically take care of the conditional #includes that ``cmake``
869   generates.
871 ``llvm/lib``
872 ------------
874 Most source files are here. By putting code in libraries, LLVM makes it easy to
875 share code among the `tools`_.
877 ``llvm/lib/IR/``
879   Core LLVM source files that implement core classes like Instruction and
880   BasicBlock.
882 ``llvm/lib/AsmParser/``
884   Source code for the LLVM assembly language parser library.
886 ``llvm/lib/Bitcode/``
888   Code for reading and writing bitcode.
890 ``llvm/lib/Analysis/``
892   A variety of program analyses, such as Call Graphs, Induction Variables,
893   Natural Loop Identification, etc.
895 ``llvm/lib/Transforms/``
897   IR-to-IR program transformations, such as Aggressive Dead Code Elimination,
898   Sparse Conditional Constant Propagation, Inlining, Loop Invariant Code Motion,
899   Dead Global Elimination, and many others.
901 ``llvm/lib/Target/``
903   Files describing target architectures for code generation.  For example,
904   ``llvm/lib/Target/X86`` holds the X86 machine description.
906 ``llvm/lib/CodeGen/``
908   The major parts of the code generator: Instruction Selector, Instruction
909   Scheduling, and Register Allocation.
911 ``llvm/lib/MC/``
913   The libraries represent and process code at machine code level. Handles 
914   assembly and object-file emission. 
916 ``llvm/lib/ExecutionEngine/``
918   Libraries for directly executing bitcode at runtime in interpreted and
919   JIT-compiled scenarios.
921 ``llvm/lib/Support/``
923   Source code that corresponding to the header files in ``llvm/include/ADT/``
924   and ``llvm/include/Support/``.
926 ``llvm/bindings``
927 ----------------------
929 Contains bindings for the LLVM compiler infrastructure to allow
930 programs written in languages other than C or C++ to take advantage of the LLVM
931 infrastructure.
932 LLVM project provides language bindings for Go, OCaml and Python.
934 ``llvm/projects``
935 -----------------
937 Projects not strictly part of LLVM but shipped with LLVM. This is also the
938 directory for creating your own LLVM-based projects which leverage the LLVM
939 build system.
941 ``llvm/test``
942 -------------
944 Feature and regression tests and other sanity checks on LLVM infrastructure. These
945 are intended to run quickly and cover a lot of territory without being exhaustive.
947 ``test-suite``
948 --------------
950 A comprehensive correctness, performance, and benchmarking test suite
951 for LLVM.  This comes in a ``separate git repository
952 <https://github.com/llvm/llvm-test-suite>``, because it contains a
953 large amount of third-party code under a variety of licenses. For
954 details see the :doc:`Testing Guide <TestingGuide>` document.
956 .. _tools:
958 ``llvm/tools``
959 --------------
961 Executables built out of the libraries
962 above, which form the main part of the user interface.  You can always get help
963 for a tool by typing ``tool_name -help``.  The following is a brief introduction
964 to the most important tools.  More detailed information is in
965 the `Command Guide <CommandGuide/index.html>`_.
967 ``bugpoint``
969   ``bugpoint`` is used to debug optimization passes or code generation backends
970   by narrowing down the given test case to the minimum number of passes and/or
971   instructions that still cause a problem, whether it is a crash or
972   miscompilation. See `<HowToSubmitABug.html>`_ for more information on using
973   ``bugpoint``.
975 ``llvm-ar``
977   The archiver produces an archive containing the given LLVM bitcode files,
978   optionally with an index for faster lookup.
980 ``llvm-as``
982   The assembler transforms the human readable LLVM assembly to LLVM bitcode.
984 ``llvm-dis``
986   The disassembler transforms the LLVM bitcode to human readable LLVM assembly.
988 ``llvm-link``
990   ``llvm-link``, not surprisingly, links multiple LLVM modules into a single
991   program.
993 ``lli``
995   ``lli`` is the LLVM interpreter, which can directly execute LLVM bitcode
996   (although very slowly...). For architectures that support it (currently x86,
997   Sparc, and PowerPC), by default, ``lli`` will function as a Just-In-Time
998   compiler (if the functionality was compiled in), and will execute the code
999   *much* faster than the interpreter.
1001 ``llc``
1003   ``llc`` is the LLVM backend compiler, which translates LLVM bitcode to a
1004   native code assembly file.
1006 ``opt``
1008   ``opt`` reads LLVM bitcode, applies a series of LLVM to LLVM transformations
1009   (which are specified on the command line), and outputs the resultant
1010   bitcode.   '``opt -help``'  is a good way to get a list of the
1011   program transformations available in LLVM.
1013   ``opt`` can also  run a specific analysis on an input LLVM bitcode
1014   file and print  the results.  Primarily useful for debugging
1015   analyses, or familiarizing yourself with what an analysis does.
1017 ``llvm/utils``
1018 --------------
1020 Utilities for working with LLVM source code; some are part of the build process
1021 because they are code generators for parts of the infrastructure.
1024 ``codegen-diff``
1026   ``codegen-diff`` finds differences between code that LLC
1027   generates and code that LLI generates. This is useful if you are
1028   debugging one of them, assuming that the other generates correct output. For
1029   the full user manual, run ```perldoc codegen-diff'``.
1031 ``emacs/``
1033    Emacs and XEmacs syntax highlighting  for LLVM   assembly files and TableGen
1034    description files.  See the ``README`` for information on using them.
1036 ``getsrcs.sh``
1038   Finds and outputs all non-generated source files,
1039   useful if one wishes to do a lot of development across directories
1040   and does not want to find each file. One way to use it is to run,
1041   for example: ``xemacs `utils/getsources.sh``` from the top of the LLVM source
1042   tree.
1044 ``llvmgrep``
1046   Performs an ``egrep -H -n`` on each source file in LLVM and
1047   passes to it a regular expression provided on ``llvmgrep``'s command
1048   line. This is an efficient way of searching the source base for a
1049   particular regular expression.
1051 ``TableGen/``
1053   Contains the tool used to generate register
1054   descriptions, instruction set descriptions, and even assemblers from common
1055   TableGen description files.
1057 ``vim/``
1059   vim syntax-highlighting for LLVM assembly files
1060   and TableGen description files. See the    ``README`` for how to use them.
1062 .. _simple example:
1064 An Example Using the LLVM Tool Chain
1065 ====================================
1067 This section gives an example of using LLVM with the Clang front end.
1069 Example with clang
1070 ------------------
1072 #. First, create a simple C file, name it 'hello.c':
1074    .. code-block:: c
1076      #include <stdio.h>
1078      int main() {
1079        printf("hello world\n");
1080        return 0;
1081      }
1083 #. Next, compile the C file into a native executable:
1085    .. code-block:: console
1087      % clang hello.c -o hello
1089    .. note::
1091      Clang works just like GCC by default.  The standard -S and -c arguments
1092      work as usual (producing a native .s or .o file, respectively).
1094 #. Next, compile the C file into an LLVM bitcode file:
1096    .. code-block:: console
1098      % clang -O3 -emit-llvm hello.c -c -o hello.bc
1100    The -emit-llvm option can be used with the -S or -c options to emit an LLVM
1101    ``.ll`` or ``.bc`` file (respectively) for the code.  This allows you to use
1102    the `standard LLVM tools <CommandGuide/index.html>`_ on the bitcode file.
1104 #. Run the program in both forms. To run the program, use:
1106    .. code-block:: console
1108       % ./hello
1110    and
1112    .. code-block:: console
1114      % lli hello.bc
1116    The second examples shows how to invoke the LLVM JIT, :doc:`lli
1117    <CommandGuide/lli>`.
1119 #. Use the ``llvm-dis`` utility to take a look at the LLVM assembly code:
1121    .. code-block:: console
1123      % llvm-dis < hello.bc | less
1125 #. Compile the program to native assembly using the LLC code generator:
1127    .. code-block:: console
1129      % llc hello.bc -o hello.s
1131 #. Assemble the native assembly language file into a program:
1133    .. code-block:: console
1135      % /opt/SUNWspro/bin/cc -xarch=v9 hello.s -o hello.native   # On Solaris
1137      % gcc hello.s -o hello.native                              # On others
1139 #. Execute the native code program:
1141    .. code-block:: console
1143      % ./hello.native
1145    Note that using clang to compile directly to native code (i.e. when the
1146    ``-emit-llvm`` option is not present) does steps 6/7/8 for you.
1148 Common Problems
1149 ===============
1151 If you are having problems building or using LLVM, or if you have any other
1152 general questions about LLVM, please consult the `Frequently Asked
1153 Questions <FAQ.html>`_ page.
1155 If you are having problems with limited memory and build time, please try
1156 building with ninja instead of make. Please consider configuring the
1157 following options with cmake:
1159  * -G Ninja
1160    Setting this option will allow you to build with ninja instead of make.
1161    Building with ninja significantly improves your build time, especially with
1162    incremental builds, and improves your memory usage.
1164  * -DLLVM_USE_LINKER
1165    Setting this option to lld will significantly reduce linking time for LLVM
1166    executables on ELF-based platforms, such as Linux. If you are building LLVM
1167    for the first time and lld is not available to you as a binary package, then
1168    you may want to use the gold linker as a faster alternative to GNU ld.
1170  * -DCMAKE_BUILD_TYPE
1172     - Debug --- This is the default build type. This disables optimizations while
1173       compiling LLVM and enables debug info. On ELF-based platforms (e.g. Linux)
1174       linking with debug info may consume a large amount of memory.
1176     - Release --- Turns on optimizations and disables debug info. Combining the
1177       Release build type with -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON may be a good trade-off
1178       between speed and debugability during development, particularly for running
1179       the test suite.
1181  * -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS
1182    This option defaults to ON for Debug builds and defaults to OFF for Release
1183    builds. As mentioned in the previous option, using the Release build type and
1184    enabling assertions may be a good alternative to using the Debug build type.
1186  * -DLLVM_PARALLEL_LINK_JOBS
1187    Set this equal to number of jobs you wish to run simultaneously. This is
1188    similar to the -j option used with make, but only for link jobs. This option
1189    can only be used with ninja. You may wish to use a very low number of jobs,
1190    as this will greatly reduce the amount of memory used during the build
1191    process. If you have limited memory, you may wish to set this to 1.
1193  * -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD
1194    Set this equal to the target you wish to build. You may wish to set this to
1195    X86; however, you will find a full list of targets within the
1196    llvm-project/llvm/lib/Target directory.
1198  * -DLLVM_OPTIMIZED_TABLEGEN
1199    Set this to ON to generate a fully optimized tablegen during your build. This
1200    will significantly improve your build time. This is only useful if you are
1201    using the Debug build type.
1203  * -DLLVM_ENABLE_PROJECTS
1204    Set this equal to the projects you wish to compile (e.g. clang, lld, etc.) If
1205    compiling more than one project, separate the items with a semicolon. Should
1206    you run into issues with the semicolon, try surrounding it with single quotes.
1208  * -DCLANG_ENABLE_STATIC_ANALYZER
1209    Set this option to OFF if you do not require the clang static analyzer. This
1210    should improve your build time slightly.
1212  * -DLLVM_USE_SPLIT_DWARF
1213    Consider setting this to ON if you require a debug build, as this will ease
1214    memory pressure on the linker. This will make linking much faster, as the
1215    binaries will not contain any of the debug information; however, this will
1216    generate the debug information in the form of a DWARF object file (with the
1217    extension .dwo). This only applies to host platforms using ELF, such as Linux.
1219 .. _links:
1221 Links
1222 =====
1224 This document is just an **introduction** on how to use LLVM to do some simple
1225 things... there are many more interesting and complicated things that you can do
1226 that aren't documented here (but we'll gladly accept a patch if you want to
1227 write something up!).  For more information about LLVM, check out:
1229 * `LLVM Homepage <https://llvm.org/>`_
1230 * `LLVM Doxygen Tree <https://llvm.org/doxygen/>`_
1231 * `Starting a Project that Uses LLVM <https://llvm.org/docs/Projects.html>`_
1233 .. _installing arcanist: https://secure.phabricator.com/book/phabricator/article/arcanist_quick_start/