Run DCE after a LoopFlatten test to reduce spurious output [nfc]
[llvm-project.git] / clang / docs / UsersManual.rst
blobedc2bce6a964dc45079a0e368c30887cca03b91a
1 ============================
2 Clang Compiler User's Manual
3 ============================
5 .. include:: <isonum.txt>
7 .. contents::
8    :local:
10 Introduction
11 ============
13 The Clang Compiler is an open-source compiler for the C family of
14 programming languages, aiming to be the best in class implementation of
15 these languages. Clang builds on the LLVM optimizer and code generator,
16 allowing it to provide high-quality optimization and code generation
17 support for many targets. For more general information, please see the
18 `Clang Web Site <https://clang.llvm.org>`_ or the `LLVM Web
19 Site <https://llvm.org>`_.
21 This document describes important notes about using Clang as a compiler
22 for an end-user, documenting the supported features, command line
23 options, etc. If you are interested in using Clang to build a tool that
24 processes code, please see :doc:`InternalsManual`. If you are interested in the
25 `Clang Static Analyzer <https://clang-analyzer.llvm.org>`_, please see its web
26 page.
28 Clang is one component in a complete toolchain for C family languages.
29 A separate document describes the other pieces necessary to
30 :doc:`assemble a complete toolchain <Toolchain>`.
32 Clang is designed to support the C family of programming languages,
33 which includes :ref:`C <c>`, :ref:`Objective-C <objc>`, :ref:`C++ <cxx>`, and
34 :ref:`Objective-C++ <objcxx>` as well as many dialects of those. For
35 language-specific information, please see the corresponding language
36 specific section:
38 -  :ref:`C Language <c>`: K&R C, ANSI C89, ISO C90, ISO C94 (C89+AMD1), ISO
39    C99 (+TC1, TC2, TC3).
40 -  :ref:`Objective-C Language <objc>`: ObjC 1, ObjC 2, ObjC 2.1, plus
41    variants depending on base language.
42 -  :ref:`C++ Language <cxx>`
43 -  :ref:`Objective C++ Language <objcxx>`
44 -  :ref:`OpenCL Kernel Language <opencl>`: OpenCL C 1.0, 1.1, 1.2, 2.0, 3.0,
45    and C++ for OpenCL 1.0 and 2021.
47 In addition to these base languages and their dialects, Clang supports a
48 broad variety of language extensions, which are documented in the
49 corresponding language section. These extensions are provided to be
50 compatible with the GCC, Microsoft, and other popular compilers as well
51 as to improve functionality through Clang-specific features. The Clang
52 driver and language features are intentionally designed to be as
53 compatible with the GNU GCC compiler as reasonably possible, easing
54 migration from GCC to Clang. In most cases, code "just works".
55 Clang also provides an alternative driver, :ref:`clang-cl`, that is designed
56 to be compatible with the Visual C++ compiler, cl.exe.
58 In addition to language specific features, Clang has a variety of
59 features that depend on what CPU architecture or operating system is
60 being compiled for. Please see the :ref:`Target-Specific Features and
61 Limitations <target_features>` section for more details.
63 The rest of the introduction introduces some basic :ref:`compiler
64 terminology <terminology>` that is used throughout this manual and
65 contains a basic :ref:`introduction to using Clang <basicusage>` as a
66 command line compiler.
68 .. _terminology:
70 Terminology
71 -----------
73 Front end, parser, backend, preprocessor, undefined behavior,
74 diagnostic, optimizer
76 .. _basicusage:
78 Basic Usage
79 -----------
81 Intro to how to use a C compiler for newbies.
83 compile + link compile then link debug info enabling optimizations
84 picking a language to use, defaults to C17 by default. Autosenses based
85 on extension. using a makefile
87 Command Line Options
88 ====================
90 This section is generally an index into other sections. It does not go
91 into depth on the ones that are covered by other sections. However, the
92 first part introduces the language selection and other high level
93 options like :option:`-c`, :option:`-g`, etc.
95 Options to Control Error and Warning Messages
96 ---------------------------------------------
98 .. option:: -Werror
100   Turn warnings into errors.
102 .. This is in plain monospaced font because it generates the same label as
103 .. -Werror, and Sphinx complains.
105 ``-Werror=foo``
107   Turn warning "foo" into an error.
109 .. option:: -Wno-error=foo
111   Turn warning "foo" into a warning even if :option:`-Werror` is specified.
113 .. option:: -Wfoo
115   Enable warning "foo".
116   See the :doc:`diagnostics reference <DiagnosticsReference>` for a complete
117   list of the warning flags that can be specified in this way.
119 .. option:: -Wno-foo
121   Disable warning "foo".
123 .. option:: -w
125   Disable all diagnostics.
127 .. option:: -Weverything
129   :ref:`Enable all diagnostics. <diagnostics_enable_everything>`
131 .. option:: -pedantic
133   Warn on language extensions.
135 .. option:: -pedantic-errors
137   Error on language extensions.
139 .. option:: -Wsystem-headers
141   Enable warnings from system headers.
143 .. option:: -ferror-limit=123
145   Stop emitting diagnostics after 123 errors have been produced. The default is
146   20, and the error limit can be disabled with `-ferror-limit=0`.
148 .. option:: -ftemplate-backtrace-limit=123
150   Only emit up to 123 template instantiation notes within the template
151   instantiation backtrace for a single warning or error. The default is 10, and
152   the limit can be disabled with `-ftemplate-backtrace-limit=0`.
154 .. _cl_diag_formatting:
156 Formatting of Diagnostics
157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
159 Clang aims to produce beautiful diagnostics by default, particularly for
160 new users that first come to Clang. However, different people have
161 different preferences, and sometimes Clang is driven not by a human,
162 but by a program that wants consistent and easily parsable output. For
163 these cases, Clang provides a wide range of options to control the exact
164 output format of the diagnostics that it generates.
166 .. _opt_fshow-column:
168 .. option:: -f[no-]show-column
170    Print column number in diagnostic.
172    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
173    prints the column number of a diagnostic. For example, when this is
174    enabled, Clang will print something like:
176    ::
178          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
179          #endif bad
180                 ^
181                 //
183    When this is disabled, Clang will print "test.c:28: warning..." with
184    no column number.
186    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
187    line; take care if your source contains multibyte characters.
189 .. _opt_fshow-source-location:
191 .. option:: -f[no-]show-source-location
193    Print source file/line/column information in diagnostic.
195    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
196    prints the filename, line number and column number of a diagnostic.
197    For example, when this is enabled, Clang will print something like:
199    ::
201          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
202          #endif bad
203                 ^
204                 //
206    When this is disabled, Clang will not print the "test.c:28:8: "
207    part.
209 .. _opt_fcaret-diagnostics:
211 .. option:: -f[no-]caret-diagnostics
213    Print source line and ranges from source code in diagnostic.
214    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
215    prints the source line, source ranges, and caret when emitting a
216    diagnostic. For example, when this is enabled, Clang will print
217    something like:
219    ::
221          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
222          #endif bad
223                 ^
224                 //
226 .. option:: -f[no-]color-diagnostics
228    This option, which defaults to on when a color-capable terminal is
229    detected, controls whether or not Clang prints diagnostics in color.
231    When this option is enabled, Clang will use colors to highlight
232    specific parts of the diagnostic, e.g.,
234    .. nasty hack to not lose our dignity
236    .. raw:: html
238        <pre>
239          <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>
240          #endif bad
241                 <span style="color:green">^</span>
242                 <span style="color:green">//</span>
243        </pre>
245    When this is disabled, Clang will just print:
247    ::
249          test.c:2:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
250          #endif bad
251                 ^
252                 //
254    If the ``NO_COLOR`` environment variable is defined and not empty
255    (regardless of value), color diagnostics are disabled. If ``NO_COLOR`` is
256    defined and ``-fcolor-diagnostics`` is passed on the command line, Clang
257    will honor the command line argument.
259 .. option:: -fansi-escape-codes
261    Controls whether ANSI escape codes are used instead of the Windows Console
262    API to output colored diagnostics. This option is only used on Windows and
263    defaults to off.
265 .. option:: -fdiagnostics-format=clang/msvc/vi
267    Changes diagnostic output format to better match IDEs and command line tools.
269    This option controls the output format of the filename, line number,
270    and column printed in diagnostic messages. The options, and their
271    affect on formatting a simple conversion diagnostic, follow:
273    **clang** (default)
274        ::
276            t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
278    **msvc**
279        ::
281            t.c(3,11) : warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
283    **vi**
284        ::
286            t.c +3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int'
288 .. _opt_fdiagnostics-show-option:
290 .. option:: -f[no-]diagnostics-show-option
292    Enable ``[-Woption]`` information in diagnostic line.
294    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
295    prints the associated :ref:`warning group <cl_diag_warning_groups>`
296    option name when outputting a warning diagnostic. For example, in
297    this output:
299    ::
301          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
302          #endif bad
303                 ^
304                 //
306    Passing **-fno-diagnostics-show-option** will prevent Clang from
307    printing the [:option:`-Wextra-tokens`] information in
308    the diagnostic. This information tells you the flag needed to enable
309    or disable the diagnostic, either from the command line or through
310    :ref:`#pragma GCC diagnostic <pragma_GCC_diagnostic>`.
312 .. option:: -fdiagnostics-show-category=none/id/name
314    Enable printing category information in diagnostic line.
316    This option, which defaults to "none", controls whether or not Clang
317    prints the category associated with a diagnostic when emitting it.
318    Each diagnostic may or many not have an associated category, if it
319    has one, it is listed in the diagnostic categorization field of the
320    diagnostic line (in the []'s).
322    For example, a format string warning will produce these three
323    renditions based on the setting of this option:
325    ::
327          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat]
328          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat,1]
329          t.c:3:11: warning: conversion specifies type 'char *' but the argument has type 'int' [-Wformat,Format String]
331    This category can be used by clients that want to group diagnostics
332    by category, so it should be a high level category. We want dozens
333    of these, not hundreds or thousands of them.
335 .. _opt_fsave-optimization-record:
337 .. option:: -f[no-]save-optimization-record[=<format>]
339    Enable optimization remarks during compilation and write them to a separate
340    file.
342    This option, which defaults to off, controls whether Clang writes
343    optimization reports to a separate file. By recording diagnostics in a file,
344    users can parse or sort the remarks in a convenient way.
346    By default, the serialization format is YAML.
348    The supported serialization formats are:
350    -  .. _opt_fsave_optimization_record_yaml:
352       ``-fsave-optimization-record=yaml``: A structured YAML format.
354    -  .. _opt_fsave_optimization_record_bitstream:
356       ``-fsave-optimization-record=bitstream``: A binary format based on LLVM
357       Bitstream.
359    The output file is controlled by :option:`-foptimization-record-file`.
361    In the absence of an explicit output file, the file is chosen using the
362    following scheme:
364    ``<base>.opt.<format>``
366    where ``<base>`` is based on the output file of the compilation (whether
367    it's explicitly specified through `-o` or not) when used with `-c` or `-S`.
368    For example:
370    * ``clang -fsave-optimization-record -c in.c -o out.o`` will generate
371      ``out.opt.yaml``
373    * ``clang -fsave-optimization-record -c in.c`` will generate
374      ``in.opt.yaml``
376    When targeting (Thin)LTO, the base is derived from the output filename, and
377    the extension is not dropped.
379    When targeting ThinLTO, the following scheme is used:
381    ``<base>.opt.<format>.thin.<num>.<format>``
383    Darwin-only: when used for generating a linked binary from a source file
384    (through an intermediate object file), the driver will invoke `cc1` to
385    generate a temporary object file. The temporary remark file will be emitted
386    next to the object file, which will then be picked up by `dsymutil` and
387    emitted in the .dSYM bundle. This is available for all formats except YAML.
389    For example:
391    ``clang -fsave-optimization-record=bitstream in.c -o out`` will generate
393    * ``/var/folders/43/9y164hh52tv_2nrdxrj31nyw0000gn/T/a-9be59b.o``
395    * ``/var/folders/43/9y164hh52tv_2nrdxrj31nyw0000gn/T/a-9be59b.opt.bitstream``
397    * ``out``
399    * ``out.dSYM/Contents/Resources/Remarks/out``
401    Darwin-only: compiling for multiple architectures will use the following
402    scheme:
404    ``<base>-<arch>.opt.<format>``
406    Note that this is incompatible with passing the
407    :option:`-foptimization-record-file` option.
409 .. option:: -foptimization-record-file
411    Control the file to which optimization reports are written. This implies
412    :ref:`-fsave-optimization-record <opt_fsave-optimization-record>`.
414     On Darwin platforms, this is incompatible with passing multiple
415     ``-arch <arch>`` options.
417 .. option:: -foptimization-record-passes
419    Only include passes which match a specified regular expression.
421    When optimization reports are being output (see
422    :ref:`-fsave-optimization-record <opt_fsave-optimization-record>`), this
423    option controls the passes that will be included in the final report.
425    If this option is not used, all the passes are included in the optimization
426    record.
428 .. _opt_fdiagnostics-show-hotness:
430 .. option:: -f[no-]diagnostics-show-hotness
432    Enable profile hotness information in diagnostic line.
434    This option controls whether Clang prints the profile hotness associated
435    with diagnostics in the presence of profile-guided optimization information.
436    This is currently supported with optimization remarks (see
437    :ref:`Options to Emit Optimization Reports <rpass>`). The hotness information
438    allows users to focus on the hot optimization remarks that are likely to be
439    more relevant for run-time performance.
441    For example, in this output, the block containing the callsite of `foo` was
442    executed 3000 times according to the profile data:
444    ::
446          s.c:7:10: remark: foo inlined into bar (hotness: 3000) [-Rpass-analysis=inline]
447            sum += foo(x, x - 2);
448                   ^
450    This option is implied when
451    :ref:`-fsave-optimization-record <opt_fsave-optimization-record>` is used.
452    Otherwise, it defaults to off.
454 .. option:: -fdiagnostics-hotness-threshold
456    Prevent optimization remarks from being output if they do not have at least
457    this hotness value.
459    This option, which defaults to zero, controls the minimum hotness an
460    optimization remark would need in order to be output by Clang. This is
461    currently supported with optimization remarks (see :ref:`Options to Emit
462    Optimization Reports <rpass>`) when profile hotness information in
463    diagnostics is enabled (see
464    :ref:`-fdiagnostics-show-hotness <opt_fdiagnostics-show-hotness>`).
466 .. _opt_fdiagnostics-fixit-info:
468 .. option:: -f[no-]diagnostics-fixit-info
470    Enable "FixIt" information in the diagnostics output.
472    This option, which defaults to on, controls whether or not Clang
473    prints the information on how to fix a specific diagnostic
474    underneath it when it knows. For example, in this output:
476    ::
478          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
479          #endif bad
480                 ^
481                 //
483    Passing **-fno-diagnostics-fixit-info** will prevent Clang from
484    printing the "//" line at the end of the message. This information
485    is useful for users who may not understand what is wrong, but can be
486    confusing for machine parsing.
488 .. _opt_fdiagnostics-print-source-range-info:
490 .. option:: -fdiagnostics-print-source-range-info
492    Print machine parsable information about source ranges.
493    This option makes Clang print information about source ranges in a machine
494    parsable format after the file/line/column number information. The
495    information is a simple sequence of brace enclosed ranges, where each range
496    lists the start and end line/column locations. For example, in this output:
498    ::
500        exprs.c:47:15:{47:8-47:14}{47:17-47:24}: error: invalid operands to binary expression ('int *' and '_Complex float')
501           P = (P-42) + Gamma*4;
502               ~~~~~~ ^ ~~~~~~~
504    The {}'s are generated by -fdiagnostics-print-source-range-info.
506    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
507    line; take care if your source contains multibyte characters.
509 .. option:: -fdiagnostics-parseable-fixits
511    Print Fix-Its in a machine parseable form.
513    This option makes Clang print available Fix-Its in a machine
514    parseable format at the end of diagnostics. The following example
515    illustrates the format:
517    ::
519         fix-it:"t.cpp":{7:25-7:29}:"Gamma"
521    The range printed is a half-open range, so in this example the
522    characters at column 25 up to but not including column 29 on line 7
523    in t.cpp should be replaced with the string "Gamma". Either the
524    range or the replacement string may be empty (representing strict
525    insertions and strict erasures, respectively). Both the file name
526    and the insertion string escape backslash (as "\\\\"), tabs (as
527    "\\t"), newlines (as "\\n"), double quotes(as "\\"") and
528    non-printable characters (as octal "\\xxx").
530    The printed column numbers count bytes from the beginning of the
531    line; take care if your source contains multibyte characters.
533 .. option:: -fno-elide-type
535    Turns off elision in template type printing.
537    The default for template type printing is to elide as many template
538    arguments as possible, removing those which are the same in both
539    template types, leaving only the differences. Adding this flag will
540    print all the template arguments. If supported by the terminal,
541    highlighting will still appear on differing arguments.
543    Default:
545    ::
547        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;
549    -fno-elide-type:
551    ::
553        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;
555 .. option:: -fdiagnostics-show-template-tree
557    Template type diffing prints a text tree.
559    For diffing large templated types, this option will cause Clang to
560    display the templates as an indented text tree, one argument per
561    line, with differences marked inline. This is compatible with
562    -fno-elide-type.
564    Default:
566    ::
568        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;
570    With :option:`-fdiagnostics-show-template-tree`:
572    ::
574        t.cc:4:5: note: candidate function not viable: no known conversion for 1st argument;
575          vector<
576            map<
577              [...],
578              map<
579                [float != double],
580                [...]>>>
583 .. option:: -fcaret-diagnostics-max-lines:
585    Controls how many lines of code clang prints for diagnostics. By default,
586    clang prints a maximum of 16 lines of code.
589 .. option:: -fdiagnostics-show-line-numbers:
591    Controls whether clang will print a margin containing the line number on
592    the left of each line of code it prints for diagnostics.
594    Default:
596     ::
598       test.cpp:5:1: error: 'main' must return 'int'
599           5 | void main() {}
600             | ^~~~
601             | int
604    With -fno-diagnostics-show-line-numbers:
606     ::
608       test.cpp:5:1: error: 'main' must return 'int'
609       void main() {}
610       ^~~~
611       int
615 .. _cl_diag_warning_groups:
617 Individual Warning Groups
618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
620 TODO: Generate this from tblgen. Define one anchor per warning group.
622 .. option:: -Wextra-tokens
624    Warn about excess tokens at the end of a preprocessor directive.
626    This option, which defaults to on, enables warnings about extra
627    tokens at the end of preprocessor directives. For example:
629    ::
631          test.c:28:8: warning: extra tokens at end of #endif directive [-Wextra-tokens]
632          #endif bad
633                 ^
635    These extra tokens are not strictly conforming, and are usually best
636    handled by commenting them out.
638 .. option:: -Wambiguous-member-template
640    Warn about unqualified uses of a member template whose name resolves to
641    another template at the location of the use.
643    This option, which defaults to on, enables a warning in the
644    following code:
646    ::
648        template<typename T> struct set{};
649        template<typename T> struct trait { typedef const T& type; };
650        struct Value {
651          template<typename T> void set(typename trait<T>::type value) {}
652        };
653        void foo() {
654          Value v;
655          v.set<double>(3.2);
656        }
658    C++ [basic.lookup.classref] requires this to be an error, but,
659    because it's hard to work around, Clang downgrades it to a warning
660    as an extension.
662 .. option:: -Wbind-to-temporary-copy
664    Warn about an unusable copy constructor when binding a reference to a
665    temporary.
667    This option enables warnings about binding a
668    reference to a temporary when the temporary doesn't have a usable
669    copy constructor. For example:
671    ::
673          struct NonCopyable {
674            NonCopyable();
675          private:
676            NonCopyable(const NonCopyable&);
677          };
678          void foo(const NonCopyable&);
679          void bar() {
680            foo(NonCopyable());  // Disallowed in C++98; allowed in C++11.
681          }
683    ::
685          struct NonCopyable2 {
686            NonCopyable2();
687            NonCopyable2(NonCopyable2&);
688          };
689          void foo(const NonCopyable2&);
690          void bar() {
691            foo(NonCopyable2());  // Disallowed in C++98; allowed in C++11.
692          }
694    Note that if ``NonCopyable2::NonCopyable2()`` has a default argument
695    whose instantiation produces a compile error, that error will still
696    be a hard error in C++98 mode even if this warning is turned off.
698 Options to Control Clang Crash Diagnostics
699 ------------------------------------------
701 As unbelievable as it may sound, Clang does crash from time to time.
702 Generally, this only occurs to those living on the `bleeding
703 edge <https://llvm.org/releases/download.html#svn>`_. Clang goes to great
704 lengths to assist you in filing a bug report. Specifically, Clang
705 generates preprocessed source file(s) and associated run script(s) upon
706 a crash. These files should be attached to a bug report to ease
707 reproducibility of the failure. Below are the command line options to
708 control the crash diagnostics.
710 .. option:: -fcrash-diagnostics=<val>
712   Valid values are:
714   * ``off`` (Disable auto-generation of preprocessed source files during a clang crash.)
715   * ``compiler`` (Generate diagnostics for compiler crashes (default))
716   * ``all`` (Generate diagnostics for all tools which support it)
718 .. option:: -fno-crash-diagnostics
720   Disable auto-generation of preprocessed source files during a clang crash.
722   The -fno-crash-diagnostics flag can be helpful for speeding the process
723   of generating a delta reduced test case.
725 .. option:: -fcrash-diagnostics-dir=<dir>
727   Specify where to write the crash diagnostics files; defaults to the
728   usual location for temporary files.
730 .. envvar:: CLANG_CRASH_DIAGNOSTICS_DIR=<dir>
732    Like ``-fcrash-diagnostics-dir=<dir>``, specifies where to write the
733    crash diagnostics files, but with lower precedence than the option.
735 Clang is also capable of generating preprocessed source file(s) and associated
736 run script(s) even without a crash. This is specially useful when trying to
737 generate a reproducer for warnings or errors while using modules.
739 .. option:: -gen-reproducer
741   Generates preprocessed source files, a reproducer script and if relevant, a
742   cache containing: built module pcm's and all headers needed to rebuild the
743   same modules.
745 .. _rpass:
747 Options to Emit Optimization Reports
748 ------------------------------------
750 Optimization reports trace, at a high-level, all the major decisions
751 done by compiler transformations. For instance, when the inliner
752 decides to inline function ``foo()`` into ``bar()``, or the loop unroller
753 decides to unroll a loop N times, or the vectorizer decides to
754 vectorize a loop body.
756 Clang offers a family of flags which the optimizers can use to emit
757 a diagnostic in three cases:
759 1. When the pass makes a transformation (`-Rpass`).
761 2. When the pass fails to make a transformation (`-Rpass-missed`).
763 3. When the pass determines whether or not to make a transformation
764    (`-Rpass-analysis`).
766 NOTE: Although the discussion below focuses on `-Rpass`, the exact
767 same options apply to `-Rpass-missed` and `-Rpass-analysis`.
769 Since there are dozens of passes inside the compiler, each of these flags
770 take a regular expression that identifies the name of the pass which should
771 emit the associated diagnostic. For example, to get a report from the inliner,
772 compile the code with:
774 .. code-block:: console
776    $ clang -O2 -Rpass=inline code.cc -o code
777    code.cc:4:25: remark: foo inlined into bar [-Rpass=inline]
778    int bar(int j) { return foo(j, j - 2); }
779                            ^
781 Note that remarks from the inliner are identified with `[-Rpass=inline]`.
782 To request a report from every optimization pass, you should use
783 `-Rpass=.*` (in fact, you can use any valid POSIX regular
784 expression). However, do not expect a report from every transformation
785 made by the compiler. Optimization remarks do not really make sense
786 outside of the major transformations (e.g., inlining, vectorization,
787 loop optimizations) and not every optimization pass supports this
788 feature.
790 Note that when using profile-guided optimization information, profile hotness
791 information can be included in the remarks (see
792 :ref:`-fdiagnostics-show-hotness <opt_fdiagnostics-show-hotness>`).
794 Current limitations
795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
797 1. Optimization remarks that refer to function names will display the
798    mangled name of the function. Since these remarks are emitted by the
799    back end of the compiler, it does not know anything about the input
800    language, nor its mangling rules.
802 2. Some source locations are not displayed correctly. The front end has
803    a more detailed source location tracking than the locations included
804    in the debug info (e.g., the front end can locate code inside macro
805    expansions). However, the locations used by `-Rpass` are
806    translated from debug annotations. That translation can be lossy,
807    which results in some remarks having no location information.
809 Options to Emit Resource Consumption Reports
810 --------------------------------------------
812 These are options that report execution time and consumed memory of different
813 compilations steps.
815 .. option:: -fproc-stat-report=
817   This option requests driver to print used memory and execution time of each
818   compilation step. The ``clang`` driver during execution calls different tools,
819   like compiler, assembler, linker etc. With this option the driver reports
820   total execution time, the execution time spent in user mode and peak memory
821   usage of each the called tool. Value of the option specifies where the report
822   is sent to. If it specifies a regular file, the data are saved to this file in
823   CSV format:
825   .. code-block:: console
827     $ clang -fproc-stat-report=abc foo.c
828     $ cat abc
829     clang-11,"/tmp/foo-123456.o",92000,84000,87536
830     ld,"a.out",900,8000,53568
832   The data on each row represent:
834   * file name of the tool executable,
835   * output file name in quotes,
836   * total execution time in microseconds,
837   * execution time in user mode in microseconds,
838   * peak memory usage in Kb.
840   It is possible to specify this option without any value. In this case statistics
841   are printed on standard output in human readable format:
843   .. code-block:: console
845     $ clang -fproc-stat-report foo.c
846     clang-11: output=/tmp/foo-855a8e.o, total=68.000 ms, user=60.000 ms, mem=86920 Kb
847     ld: output=a.out, total=8.000 ms, user=4.000 ms, mem=52320 Kb
849   The report file specified in the option is locked for write, so this option
850   can be used to collect statistics in parallel builds. The report file is not
851   cleared, new data is appended to it, thus making possible to accumulate build
852   statistics.
854   You can also use environment variables to control the process statistics reporting.
855   Setting ``CC_PRINT_PROC_STAT`` to ``1`` enables the feature, the report goes to
856   stdout in human readable format.
857   Setting ``CC_PRINT_PROC_STAT_FILE`` to a fully qualified file path makes it report
858   process statistics to the given file in the CSV format. Specifying a relative
859   path will likely lead to multiple files with the same name created in different
860   directories, since the path is relative to a changing working directory.
862   These environment variables are handy when you need to request the statistics
863   report without changing your build scripts or alter the existing set of compiler
864   options. Note that ``-fproc-stat-report`` take precedence over ``CC_PRINT_PROC_STAT``
865   and ``CC_PRINT_PROC_STAT_FILE``.
867   .. code-block:: console
869     $ export CC_PRINT_PROC_STAT=1
870     $ export CC_PRINT_PROC_STAT_FILE=~/project-build-proc-stat.csv
871     $ make
873 Other Options
874 -------------
875 Clang options that don't fit neatly into other categories.
877 .. option:: -fgnuc-version=
879   This flag controls the value of ``__GNUC__`` and related macros. This flag
880   does not enable or disable any GCC extensions implemented in Clang. Setting
881   the version to zero causes Clang to leave ``__GNUC__`` and other
882   GNU-namespaced macros, such as ``__GXX_WEAK__``, undefined.
884 .. option:: -MV
886   When emitting a dependency file, use formatting conventions appropriate
887   for NMake or Jom. Ignored unless another option causes Clang to emit a
888   dependency file.
890   When Clang emits a dependency file (e.g., you supplied the -M option)
891   most filenames can be written to the file without any special formatting.
892   Different Make tools will treat different sets of characters as "special"
893   and use different conventions for telling the Make tool that the character
894   is actually part of the filename. Normally Clang uses backslash to "escape"
895   a special character, which is the convention used by GNU Make. The -MV
896   option tells Clang to put double-quotes around the entire filename, which
897   is the convention used by NMake and Jom.
899 .. option:: -femit-dwarf-unwind=<value>
901   When to emit DWARF unwind (EH frame) info. This is a Mach-O-specific option.
903   Valid values are:
905   * ``no-compact-unwind`` - Only emit DWARF unwind when compact unwind encodings
906     aren't available. This is the default for arm64.
907   * ``always`` - Always emit DWARF unwind regardless.
908   * ``default`` - Use the platform-specific default (``always`` for all
909     non-arm64-platforms).
911   ``no-compact-unwind`` is a performance optimization -- Clang will emit smaller
912   object files that are more quickly processed by the linker. This may cause
913   binary compatibility issues on older x86_64 targets, however, so use it with
914   caution.
916 .. _configuration-files:
918 Configuration files
919 -------------------
921 Configuration files group command-line options and allow all of them to be
922 specified just by referencing the configuration file. They may be used, for
923 example, to collect options required to tune compilation for particular
924 target, such as ``-L``, ``-I``, ``-l``, ``--sysroot``, codegen options, etc.
926 Configuration files can be either specified on the command line or loaded
927 from default locations. If both variants are present, the default configuration
928 files are loaded first.
930 The command line option ``--config=`` can be used to specify explicit
931 configuration files in a Clang invocation. If the option is used multiple times,
932 all specified files are loaded, in order. For example:
936     clang --config=/home/user/cfgs/testing.txt
937     clang --config=debug.cfg --config=runtimes.cfg
939 If the provided argument contains a directory separator, it is considered as
940 a file path, and options are read from that file. Otherwise the argument is
941 treated as a file name and is searched for sequentially in the directories:
943     - user directory,
944     - system directory,
945     - the directory where Clang executable resides.
947 Both user and system directories for configuration files are specified during
948 clang build using CMake parameters, ``CLANG_CONFIG_FILE_USER_DIR`` and
949 ``CLANG_CONFIG_FILE_SYSTEM_DIR`` respectively. The first file found is used.
950 It is an error if the required file cannot be found.
952 The default configuration files are searched for in the same directories
953 following the rules described in the next paragraphs. Loading default
954 configuration files can be disabled entirely via passing
955 the ``--no-default-config`` flag.
957 First, the algorithm searches for a configuration file named
958 ``<triple>-<driver>.cfg`` where `triple` is the triple for the target being
959 built for, and `driver` is the name of the currently used driver. The algorithm
960 first attempts to use the canonical name for the driver used, then falls back
961 to the one found in the executable name.
963 The following canonical driver names are used:
965 - ``clang`` for the ``gcc`` driver (used to compile C programs)
966 - ``clang++`` for the ``gxx`` driver (used to compile C++ programs)
967 - ``clang-cpp`` for the ``cpp`` driver (pure preprocessor)
968 - ``clang-cl`` for the ``cl`` driver
969 - ``flang`` for the ``flang`` driver
970 - ``clang-dxc`` for the ``dxc`` driver
972 For example, when calling ``x86_64-pc-linux-gnu-clang-g++``,
973 the driver will first attempt to use the configuration file named::
975     x86_64-pc-linux-gnu-clang++.cfg
977 If this file is not found, it will attempt to use the name found
978 in the executable instead::
980     x86_64-pc-linux-gnu-clang-g++.cfg
982 Note that options such as ``--driver-mode=``, ``--target=``, ``-m32`` affect
983 the search algorithm. For example, the aforementioned executable called with
984 ``-m32`` argument will instead search for::
986     i386-pc-linux-gnu-clang++.cfg
988 If none of the aforementioned files are found, the driver will instead search
989 for separate driver and target configuration files and attempt to load both.
990 The former is named ``<driver>.cfg`` while the latter is named
991 ``<triple>.cfg``. Similarly to the previous variants, the canonical driver name
992 will be preferred, and the compiler will fall back to the actual name.
994 For example, ``x86_64-pc-linux-gnu-clang-g++`` will attempt to load two
995 configuration files named respectively::
997     clang++.cfg
998     x86_64-pc-linux-gnu.cfg
1000 with fallback to trying::
1002     clang-g++.cfg
1003     x86_64-pc-linux-gnu.cfg
1005 It is not an error if either of these files is not found.
1007 The configuration file consists of command-line options specified on one or
1008 more lines. Lines composed of whitespace characters only are ignored as well as
1009 lines in which the first non-blank character is ``#``. Long options may be split
1010 between several lines by a trailing backslash. Here is example of a
1011 configuration file:
1015     # Several options on line
1016     -c --target=x86_64-unknown-linux-gnu
1018     # Long option split between lines
1019     -I/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5.4.0/../../../../\
1020     include/c++/5.4.0
1022     # other config files may be included
1023     @linux.options
1025 Files included by ``@file`` directives in configuration files are resolved
1026 relative to the including file. For example, if a configuration file
1027 ``~/.llvm/target.cfg`` contains the directive ``@os/linux.opts``, the file
1028 ``linux.opts`` is searched for in the directory ``~/.llvm/os``. Another way to
1029 include a file content is using the command line option ``--config=``. It works
1030 similarly but the included file is searched for using the rules for configuration
1031 files.
1033 To generate paths relative to the configuration file, the ``<CFGDIR>`` token may
1034 be used. This will expand to the absolute path of the directory containing the
1035 configuration file.
1037 In cases where a configuration file is deployed alongside SDK contents, the
1038 SDK directory can remain fully portable by using ``<CFGDIR>`` prefixed paths.
1039 In this way, the user may only need to specify a root configuration file with
1040 ``--config=`` to establish every aspect of the SDK with the compiler:
1044     --target=foo
1045     -isystem <CFGDIR>/include
1046     -L <CFGDIR>/lib
1047     -T <CFGDIR>/ldscripts/link.ld
1049 Language and Target-Independent Features
1050 ========================================
1052 Controlling Errors and Warnings
1053 -------------------------------
1055 Clang provides a number of ways to control which code constructs cause
1056 it to emit errors and warning messages, and how they are displayed to
1057 the console.
1059 Controlling How Clang Displays Diagnostics
1060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1062 When Clang emits a diagnostic, it includes rich information in the
1063 output, and gives you fine-grain control over which information is
1064 printed. Clang has the ability to print this information, and these are
1065 the options that control it:
1067 #. A file/line/column indicator that shows exactly where the diagnostic
1068    occurs in your code [:ref:`-fshow-column <opt_fshow-column>`,
1069    :ref:`-fshow-source-location <opt_fshow-source-location>`].
1070 #. A categorization of the diagnostic as a note, warning, error, or
1071    fatal error.
1072 #. A text string that describes what the problem is.
1073 #. An option that indicates how to control the diagnostic (for
1074    diagnostics that support it)
1075    [:ref:`-fdiagnostics-show-option <opt_fdiagnostics-show-option>`].
1076 #. A :ref:`high-level category <diagnostics_categories>` for the diagnostic
1077    for clients that want to group diagnostics by class (for diagnostics
1078    that support it)
1079    [:option:`-fdiagnostics-show-category`].
1080 #. The line of source code that the issue occurs on, along with a caret
1081    and ranges that indicate the important locations
1082    [:ref:`-fcaret-diagnostics <opt_fcaret-diagnostics>`].
1083 #. "FixIt" information, which is a concise explanation of how to fix the
1084    problem (when Clang is certain it knows)
1085    [:ref:`-fdiagnostics-fixit-info <opt_fdiagnostics-fixit-info>`].
1086 #. A machine-parsable representation of the ranges involved (off by
1087    default)
1088    [:ref:`-fdiagnostics-print-source-range-info <opt_fdiagnostics-print-source-range-info>`].
1090 For more information please see :ref:`Formatting of
1091 Diagnostics <cl_diag_formatting>`.
1093 Diagnostic Mappings
1094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1096 All diagnostics are mapped into one of these 6 classes:
1098 -  Ignored
1099 -  Note
1100 -  Remark
1101 -  Warning
1102 -  Error
1103 -  Fatal
1105 .. _diagnostics_categories:
1107 Diagnostic Categories
1108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1110 Though not shown by default, diagnostics may each be associated with a
1111 high-level category. This category is intended to make it possible to
1112 triage builds that produce a large number of errors or warnings in a
1113 grouped way.
1115 Categories are not shown by default, but they can be turned on with the
1116 :option:`-fdiagnostics-show-category` option.
1117 When set to "``name``", the category is printed textually in the
1118 diagnostic output. When it is set to "``id``", a category number is
1119 printed. The mapping of category names to category id's can be obtained
1120 by running '``clang   --print-diagnostic-categories``'.
1122 Controlling Diagnostics via Command Line Flags
1123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1125 TODO: -W flags, -pedantic, etc
1127 .. _pragma_gcc_diagnostic:
1129 Controlling Diagnostics via Pragmas
1130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1132 Clang can also control what diagnostics are enabled through the use of
1133 pragmas in the source code. This is useful for turning off specific
1134 warnings in a section of source code. Clang supports GCC's pragma for
1135 compatibility with existing source code, as well as several extensions.
1137 The pragma may control any warning that can be used from the command
1138 line. Warnings may be set to ignored, warning, error, or fatal. The
1139 following example code will tell Clang or GCC to ignore the -Wall
1140 warnings:
1142 .. code-block:: c
1144   #pragma GCC diagnostic ignored "-Wall"
1146 In addition to all of the functionality provided by GCC's pragma, Clang
1147 also allows you to push and pop the current warning state. This is
1148 particularly useful when writing a header file that will be compiled by
1149 other people, because you don't know what warning flags they build with.
1151 In the below example :option:`-Wextra-tokens` is ignored for only a single line
1152 of code, after which the diagnostics return to whatever state had previously
1153 existed.
1155 .. code-block:: c
1157   #if foo
1158   #endif foo // warning: extra tokens at end of #endif directive
1160   #pragma clang diagnostic push
1161   #pragma clang diagnostic ignored "-Wextra-tokens"
1163   #if foo
1164   #endif foo // no warning
1166   #pragma clang diagnostic pop
1168 The push and pop pragmas will save and restore the full diagnostic state
1169 of the compiler, regardless of how it was set. That means that it is
1170 possible to use push and pop around GCC compatible diagnostics and Clang
1171 will push and pop them appropriately, while GCC will ignore the pushes
1172 and pops as unknown pragmas. It should be noted that while Clang
1173 supports the GCC pragma, Clang and GCC do not support the exact same set
1174 of warnings, so even when using GCC compatible #pragmas there is no
1175 guarantee that they will have identical behaviour on both compilers.
1177 In addition to controlling warnings and errors generated by the compiler, it is
1178 possible to generate custom warning and error messages through the following
1179 pragmas:
1181 .. code-block:: c
1183   // The following will produce warning messages
1184   #pragma message "some diagnostic message"
1185   #pragma GCC warning "TODO: replace deprecated feature"
1187   // The following will produce an error message
1188   #pragma GCC error "Not supported"
1190 These pragmas operate similarly to the ``#warning`` and ``#error`` preprocessor
1191 directives, except that they may also be embedded into preprocessor macros via
1192 the C99 ``_Pragma`` operator, for example:
1194 .. code-block:: c
1196   #define STR(X) #X
1197   #define DEFER(M,...) M(__VA_ARGS__)
1198   #define CUSTOM_ERROR(X) _Pragma(STR(GCC error(X " at line " DEFER(STR,__LINE__))))
1200   CUSTOM_ERROR("Feature not available");
1202 Controlling Diagnostics in System Headers
1203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1205 Warnings are suppressed when they occur in system headers. By default,
1206 an included file is treated as a system header if it is found in an
1207 include path specified by ``-isystem``, but this can be overridden in
1208 several ways.
1210 The ``system_header`` pragma can be used to mark the current file as
1211 being a system header. No warnings will be produced from the location of
1212 the pragma onwards within the same file.
1214 .. code-block:: c
1216   #if foo
1217   #endif foo // warning: extra tokens at end of #endif directive
1219   #pragma clang system_header
1221   #if foo
1222   #endif foo // no warning
1224 The `--system-header-prefix=` and `--no-system-header-prefix=`
1225 command-line arguments can be used to override whether subsets of an include
1226 path are treated as system headers. When the name in a ``#include`` directive
1227 is found within a header search path and starts with a system prefix, the
1228 header is treated as a system header. The last prefix on the
1229 command-line which matches the specified header name takes precedence.
1230 For instance:
1232 .. code-block:: console
1234   $ clang -Ifoo -isystem bar --system-header-prefix=x/ \
1235       --no-system-header-prefix=x/y/
1237 Here, ``#include "x/a.h"`` is treated as including a system header, even
1238 if the header is found in ``foo``, and ``#include "x/y/b.h"`` is treated
1239 as not including a system header, even if the header is found in
1240 ``bar``.
1242 A ``#include`` directive which finds a file relative to the current
1243 directory is treated as including a system header if the including file
1244 is treated as a system header.
1246 Controlling Deprecation Diagnostics in Clang-Provided C Runtime Headers
1247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1249 Clang is responsible for providing some of the C runtime headers that cannot be
1250 provided by a platform CRT, such as implementation limits or when compiling in
1251 freestanding mode. Define the ``_CLANG_DISABLE_CRT_DEPRECATION_WARNINGS`` macro
1252 prior to including such a C runtime header to disable the deprecation warnings.
1253 Note that the C Standard Library headers are allowed to transitively include
1254 other standard library headers (see 7.1.2p5), and so the most appropriate use
1255 of this macro is to set it within the build system using ``-D`` or before any
1256 include directives in the translation unit.
1258 .. code-block:: c
1260   #define _CLANG_DISABLE_CRT_DEPRECATION_WARNINGS
1261   #include <stdint.h>    // Clang CRT deprecation warnings are disabled.
1262   #include <stdatomic.h> // Clang CRT deprecation warnings are disabled.
1264 .. _diagnostics_enable_everything:
1266 Enabling All Diagnostics
1267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1269 In addition to the traditional ``-W`` flags, one can enable **all** diagnostics
1270 by passing :option:`-Weverything`. This works as expected with
1271 :option:`-Werror`, and also includes the warnings from :option:`-pedantic`. Some
1272 diagnostics contradict each other, therefore, users of :option:`-Weverything`
1273 often disable many diagnostics such as `-Wno-c++98-compat` and `-Wno-c++-compat`
1274 because they contradict recent C++ standards.
1276 Since :option:`-Weverything` enables every diagnostic, we generally don't
1277 recommend using it. `-Wall` `-Wextra` are a better choice for most projects.
1278 Using :option:`-Weverything` means that updating your compiler is more difficult
1279 because you're exposed to experimental diagnostics which might be of lower
1280 quality than the default ones. If you do use :option:`-Weverything` then we
1281 advise that you address all new compiler diagnostics as they get added to Clang,
1282 either by fixing everything they find or explicitly disabling that diagnostic
1283 with its corresponding `Wno-` option.
1285 Note that when combined with :option:`-w` (which disables all warnings),
1286 disabling all warnings wins.
1288 Controlling Static Analyzer Diagnostics
1289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1291 While not strictly part of the compiler, the diagnostics from Clang's
1292 `static analyzer <https://clang-analyzer.llvm.org>`_ can also be
1293 influenced by the user via changes to the source code. See the available
1294 `annotations <https://clang-analyzer.llvm.org/annotations.html>`_ and the
1295 analyzer's `FAQ
1296 page <https://clang-analyzer.llvm.org/faq.html#exclude_code>`_ for more
1297 information.
1299 .. _usersmanual-precompiled-headers:
1301 Precompiled Headers
1302 -------------------
1304 `Precompiled headers <https://en.wikipedia.org/wiki/Precompiled_header>`_
1305 are a general approach employed by many compilers to reduce compilation
1306 time. The underlying motivation of the approach is that it is common for
1307 the same (and often large) header files to be included by multiple
1308 source files. Consequently, compile times can often be greatly improved
1309 by caching some of the (redundant) work done by a compiler to process
1310 headers. Precompiled header files, which represent one of many ways to
1311 implement this optimization, are literally files that represent an
1312 on-disk cache that contains the vital information necessary to reduce
1313 some of the work needed to process a corresponding header file. While
1314 details of precompiled headers vary between compilers, precompiled
1315 headers have been shown to be highly effective at speeding up program
1316 compilation on systems with very large system headers (e.g., macOS).
1318 Generating a PCH File
1319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1321 To generate a PCH file using Clang, one invokes Clang with the
1322 `-x <language>-header` option. This mirrors the interface in GCC
1323 for generating PCH files:
1325 .. code-block:: console
1327   $ gcc -x c-header test.h -o test.h.gch
1328   $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
1330 Using a PCH File
1331 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1333 A PCH file can then be used as a prefix header when a ``-include-pch``
1334 option is passed to ``clang``:
1336 .. code-block:: console
1338   $ clang -include-pch test.h.pch test.c -o test
1340 The ``clang`` driver will check if the PCH file ``test.h.pch`` is
1341 available; if so, the contents of ``test.h`` (and the files it includes)
1342 will be processed from the PCH file. Otherwise, Clang will report an error.
1344 .. note::
1346   Clang does *not* automatically use PCH files for headers that are directly
1347   included within a source file or indirectly via :option:`-include`.
1348   For example:
1350   .. code-block:: console
1352     $ clang -x c-header test.h -o test.h.pch
1353     $ cat test.c
1354     #include "test.h"
1355     $ clang test.c -o test
1357   In this example, ``clang`` will not automatically use the PCH file for
1358   ``test.h`` since ``test.h`` was included directly in the source file and not
1359   specified on the command line using ``-include-pch``.
1361 Relocatable PCH Files
1362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1364 It is sometimes necessary to build a precompiled header from headers
1365 that are not yet in their final, installed locations. For example, one
1366 might build a precompiled header within the build tree that is then
1367 meant to be installed alongside the headers. Clang permits the creation
1368 of "relocatable" precompiled headers, which are built with a given path
1369 (into the build directory) and can later be used from an installed
1370 location.
1372 To build a relocatable precompiled header, place your headers into a
1373 subdirectory whose structure mimics the installed location. For example,
1374 if you want to build a precompiled header for the header ``mylib.h``
1375 that will be installed into ``/usr/include``, create a subdirectory
1376 ``build/usr/include`` and place the header ``mylib.h`` into that
1377 subdirectory. If ``mylib.h`` depends on other headers, then they can be
1378 stored within ``build/usr/include`` in a way that mimics the installed
1379 location.
1381 Building a relocatable precompiled header requires two additional
1382 arguments. First, pass the ``--relocatable-pch`` flag to indicate that
1383 the resulting PCH file should be relocatable. Second, pass
1384 ``-isysroot /path/to/build``, which makes all includes for your library
1385 relative to the build directory. For example:
1387 .. code-block:: console
1389   # clang -x c-header --relocatable-pch -isysroot /path/to/build /path/to/build/mylib.h mylib.h.pch
1391 When loading the relocatable PCH file, the various headers used in the
1392 PCH file are found from the system header root. For example, ``mylib.h``
1393 can be found in ``/usr/include/mylib.h``. If the headers are installed
1394 in some other system root, the ``-isysroot`` option can be used provide
1395 a different system root from which the headers will be based. For
1396 example, ``-isysroot /Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk`` will look for
1397 ``mylib.h`` in ``/Developer/SDKs/MacOSX10.4u.sdk/usr/include/mylib.h``.
1399 Relocatable precompiled headers are intended to be used in a limited
1400 number of cases where the compilation environment is tightly controlled
1401 and the precompiled header cannot be generated after headers have been
1402 installed.
1404 .. _controlling-fp-behavior:
1406 Controlling Floating Point Behavior
1407 -----------------------------------
1409 Clang provides a number of ways to control floating point behavior, including
1410 with command line options and source pragmas. This section
1411 describes the various floating point semantic modes and the corresponding options.
1413 .. csv-table:: Floating Point Semantic Modes
1414   :header: "Mode", "Values"
1415   :widths: 15, 30, 30
1417   "ffp-exception-behavior", "{ignore, strict, maytrap}",
1418   "fenv_access", "{off, on}", "(none)"
1419   "frounding-math", "{dynamic, tonearest, downward, upward, towardzero}"
1420   "ffp-contract", "{on, off, fast, fast-honor-pragmas}"
1421   "fdenormal-fp-math", "{IEEE, PreserveSign, PositiveZero}"
1422   "fdenormal-fp-math-fp32", "{IEEE, PreserveSign, PositiveZero}"
1423   "fmath-errno", "{on, off}"
1424   "fhonor-nans", "{on, off}"
1425   "fhonor-infinities", "{on, off}"
1426   "fsigned-zeros", "{on, off}"
1427   "freciprocal-math", "{on, off}"
1428   "allow_approximate_fns", "{on, off}"
1429   "fassociative-math", "{on, off}"
1431 This table describes the option settings that correspond to the three
1432 floating point semantic models: precise (the default), strict, and fast.
1435 .. csv-table:: Floating Point Models
1436   :header: "Mode", "Precise", "Strict", "Fast"
1437   :widths: 25, 15, 15, 15
1439   "except_behavior", "ignore", "strict", "ignore"
1440   "fenv_access", "off", "on", "off"
1441   "rounding_mode", "tonearest", "dynamic", "tonearest"
1442   "contract", "on", "off", "fast"
1443   "denormal_fp_math", "IEEE", "IEEE", "IEEE"
1444   "denormal_fp32_math", "IEEE","IEEE", "IEEE"
1445   "support_math_errno", "on", "on", "off"
1446   "no_honor_nans", "off", "off", "on"
1447   "no_honor_infinities", "off", "off", "on"
1448   "no_signed_zeros", "off", "off", "on"
1449   "allow_reciprocal", "off", "off", "on"
1450   "allow_approximate_fns", "off", "off", "on"
1451   "allow_reassociation", "off", "off", "on"
1453 .. option:: -ffast-math
1455    Enable fast-math mode.  This option lets the
1456    compiler make aggressive, potentially-lossy assumptions about
1457    floating-point math.  These include:
1459    * Floating-point math obeys regular algebraic rules for real numbers (e.g.
1460      ``+`` and ``*`` are associative, ``x/y == x * (1/y)``, and
1461      ``(a + b) * c == a * c + b * c``),
1462    * Operands to floating-point operations are not equal to ``NaN`` and
1463      ``Inf``, and
1464    * ``+0`` and ``-0`` are interchangeable.
1466    ``-ffast-math`` also defines the ``__FAST_MATH__`` preprocessor
1467    macro. Some math libraries recognize this macro and change their behavior.
1468    With the exception of ``-ffp-contract=fast``, using any of the options
1469    below to disable any of the individual optimizations in ``-ffast-math``
1470    will cause ``__FAST_MATH__`` to no longer be set.
1472    This option implies:
1474    * ``-fno-honor-infinities``
1476    * ``-fno-honor-nans``
1478    * ``-fapprox-func``
1480    * ``-fno-math-errno``
1482    * ``-ffinite-math-only``
1484    * ``-fassociative-math``
1486    * ``-freciprocal-math``
1488    * ``-fno-signed-zeros``
1490    * ``-fno-trapping-math``
1492    * ``-fno-rounding-math``
1494    * ``-ffp-contract=fast``
1496    Note: ``-ffast-math`` causes ``crtfastmath.o`` to be linked with code. See
1497    :ref:`crtfastmath.o` for more details.
1499 .. option:: -fno-fast-math
1501    Disable fast-math mode.  This options disables unsafe floating-point
1502    optimizations by preventing the compiler from making any transformations that
1503    could affect the results.
1505    This option implies:
1507    * ``-fhonor-infinities``
1509    * ``-fhonor-nans``
1511    * ``-fno-approx-func``
1513    * ``-fno-finite-math-only``
1515    * ``-fno-associative-math``
1517    * ``-fno-reciprocal-math``
1519    * ``-fsigned-zeros``
1521    * ``-ffp-contract=on``
1523    Also, this option resets following options to their target-dependent defaults.
1525    * ``-f[no-]math-errno``
1526    * ``-fdenormal-fp-math=<value>``
1528    There is ambiguity about how ``-ffp-contract``, ``-ffast-math``,
1529    and ``-fno-fast-math`` behave when combined. To keep the value of
1530    ``-ffp-contract`` consistent, we define this set of rules:
1532    * ``-ffast-math`` sets ``ffp-contract`` to ``fast``.
1534    * ``-fno-fast-math`` sets ``-ffp-contract`` to ``on`` (``fast`` for CUDA and
1535      HIP).
1537    * If ``-ffast-math`` and ``-ffp-contract`` are both seen, but
1538      ``-ffast-math`` is not followed by ``-fno-fast-math``, ``ffp-contract``
1539      will be given the value of whichever option was last seen.
1541    * If ``-fno-fast-math`` is seen and ``-ffp-contract`` has been seen at least
1542      once, the ``ffp-contract`` will get the value of the last seen value of
1543      ``-ffp-contract``.
1545    * If ``-fno-fast-math`` is seen and ``-ffp-contract`` has not been seen, the
1546      ``-ffp-contract`` setting is determined by the default value of
1547      ``-ffp-contract``.
1549    Note: ``-fno-fast-math`` implies ``-fdenormal-fp-math=ieee``.
1550    ``-fno-fast-math`` causes ``crtfastmath.o`` to not be linked with code.
1552 .. option:: -fdenormal-fp-math=<value>
1554    Select which denormal numbers the code is permitted to require.
1556    Valid values are:
1558    * ``ieee`` - IEEE 754 denormal numbers
1559    * ``preserve-sign`` - the sign of a flushed-to-zero number is preserved in the sign of 0
1560    * ``positive-zero`` - denormals are flushed to positive zero
1562    The default value depends on the target. For most targets, defaults to
1563    ``ieee``.
1565 .. option:: -f[no-]strict-float-cast-overflow
1567    When a floating-point value is not representable in a destination integer
1568    type, the code has undefined behavior according to the language standard.
1569    By default, Clang will not guarantee any particular result in that case.
1570    With the 'no-strict' option, Clang will saturate towards the smallest and
1571    largest representable integer values instead. NaNs will be converted to zero.
1572    Defaults to ``-fstrict-float-cast-overflow``.
1574 .. option:: -f[no-]math-errno
1576    Require math functions to indicate errors by setting errno.
1577    The default varies by ToolChain.  ``-fno-math-errno`` allows optimizations
1578    that might cause standard C math functions to not set ``errno``.
1579    For example, on some systems, the math function ``sqrt`` is specified
1580    as setting ``errno`` to ``EDOM`` when the input is negative. On these
1581    systems, the compiler cannot normally optimize a call to ``sqrt`` to use
1582    inline code (e.g. the x86 ``sqrtsd`` instruction) without additional
1583    checking to ensure that ``errno`` is set appropriately.
1584    ``-fno-math-errno`` permits these transformations.
1586    On some targets, math library functions never set ``errno``, and so
1587    ``-fno-math-errno`` is the default. This includes most BSD-derived
1588    systems, including Darwin.
1590 .. option:: -f[no-]trapping-math
1592    Control floating point exception behavior. ``-fno-trapping-math`` allows optimizations that assume that floating point operations cannot generate traps such as divide-by-zero, overflow and underflow.
1594    - The option ``-ftrapping-math`` behaves identically to ``-ffp-exception-behavior=strict``.
1595    - The option ``-fno-trapping-math`` behaves identically to ``-ffp-exception-behavior=ignore``.   This is the default.
1597 .. option:: -ffp-contract=<value>
1599    Specify when the compiler is permitted to form fused floating-point
1600    operations, such as fused multiply-add (FMA). Fused operations are
1601    permitted to produce more precise results than performing the same
1602    operations separately.
1604    The C standard permits intermediate floating-point results within an
1605    expression to be computed with more precision than their type would
1606    normally allow. This permits operation fusing, and Clang takes advantage
1607    of this by default. This behavior can be controlled with the ``FP_CONTRACT``
1608    and ``clang fp contract`` pragmas. Please refer to the pragma documentation
1609    for a description of how the pragmas interact with this option.
1611    Valid values are:
1613    * ``fast`` (fuse across statements disregarding pragmas, default for CUDA)
1614    * ``on`` (fuse in the same statement unless dictated by pragmas, default for languages other than CUDA/HIP)
1615    * ``off`` (never fuse)
1616    * ``fast-honor-pragmas`` (fuse across statements unless dictated by pragmas, default for HIP)
1618 .. option:: -f[no-]honor-infinities
1620    Allow floating-point optimizations that assume arguments and results are
1621    not +-Inf.
1622    Defaults to ``-fhonor-infinities``.
1624    If both ``-fno-honor-infinities`` and ``-fno-honor-nans`` are used,
1625    has the same effect as specifying ``-ffinite-math-only``.
1627 .. option:: -f[no-]honor-nans
1629    Allow floating-point optimizations that assume arguments and results are
1630    not NaNs.
1631    Defaults to ``-fhonor-nans``.
1633    If both ``-fno-honor-infinities`` and ``-fno-honor-nans`` are used,
1634    has the same effect as specifying ``-ffinite-math-only``.
1636 .. option:: -f[no-]approx-func
1638    Allow certain math function calls (such as ``log``, ``sqrt``, ``pow``, etc)
1639    to be replaced with an approximately equivalent set of instructions
1640    or alternative math function calls. For example, a ``pow(x, 0.25)``
1641    may be replaced with ``sqrt(sqrt(x))``, despite being an inexact result
1642    in cases where ``x`` is ``-0.0`` or ``-inf``.
1643    Defaults to ``-fno-approx-func``.
1645 .. option:: -f[no-]signed-zeros
1647    Allow optimizations that ignore the sign of floating point zeros.
1648    Defaults to ``-fsigned-zeros``.
1650 .. option:: -f[no-]associative-math
1652   Allow floating point operations to be reassociated.
1653   Defaults to ``-fno-associative-math``.
1655 .. option:: -f[no-]reciprocal-math
1657   Allow division operations to be transformed into multiplication by a
1658   reciprocal. This can be significantly faster than an ordinary division
1659   but can also have significantly less precision. Defaults to
1660   ``-fno-reciprocal-math``.
1662 .. option:: -f[no-]unsafe-math-optimizations
1664    Allow unsafe floating-point optimizations.
1665    ``-funsafe-math-optimizations`` also implies:
1667    * ``-fapprox-func``
1668    * ``-fassociative-math``
1669    * ``-freciprocal-math``
1670    * ``-fno-signed-zeros``
1671    * ``-fno-trapping-math``
1672    * ``-ffp-contract=fast``
1674    ``-fno-unsafe-math-optimizations`` implies:
1676    * ``-fno-approx-func``
1677    * ``-fno-associative-math``
1678    * ``-fno-reciprocal-math``
1679    * ``-fsigned-zeros``
1680    * ``-ftrapping-math``
1681    * ``-ffp-contract=on``
1682    * ``-fdenormal-fp-math=ieee``
1684    There is ambiguity about how ``-ffp-contract``,
1685    ``-funsafe-math-optimizations``, and ``-fno-unsafe-math-optimizations``
1686    behave when combined. Explanation in :option:`-fno-fast-math` also applies
1687    to these options.
1689    Defaults to ``-fno-unsafe-math-optimizations``.
1691 .. option:: -f[no-]finite-math-only
1693    Allow floating-point optimizations that assume arguments and results are
1694    not NaNs or +-Inf. ``-ffinite-math-only`` defines the
1695    ``__FINITE_MATH_ONLY__`` preprocessor macro.
1696    ``-ffinite-math-only`` implies:
1698    * ``-fno-honor-infinities``
1699    * ``-fno-honor-nans``
1701    ``-ffno-inite-math-only`` implies:
1703    * ``-fhonor-infinities``
1704    * ``-fhonor-nans``
1706    Defaults to ``-fno-finite-math-only``.
1708 .. option:: -f[no-]rounding-math
1710    Force floating-point operations to honor the dynamically-set rounding mode by default.
1712    The result of a floating-point operation often cannot be exactly represented in the result type and therefore must be rounded.  IEEE 754 describes different rounding modes that control how to perform this rounding, not all of which are supported by all implementations.  C provides interfaces (``fesetround`` and ``fesetenv``) for dynamically controlling the rounding mode, and while it also recommends certain conventions for changing the rounding mode, these conventions are not typically enforced in the ABI.  Since the rounding mode changes the numerical result of operations, the compiler must understand something about it in order to optimize floating point operations.
1714    Note that floating-point operations performed as part of constant initialization are formally performed prior to the start of the program and are therefore not subject to the current rounding mode.  This includes the initialization of global variables and local ``static`` variables.  Floating-point operations in these contexts will be rounded using ``FE_TONEAREST``.
1716    - The option ``-fno-rounding-math`` allows the compiler to assume that the rounding mode is set to ``FE_TONEAREST``.  This is the default.
1717    - The option ``-frounding-math`` forces the compiler to honor the dynamically-set rounding mode.  This prevents optimizations which might affect results if the rounding mode changes or is different from the default; for example, it prevents floating-point operations from being reordered across most calls and prevents constant-folding when the result is not exactly representable.
1719 .. option:: -ffp-model=<value>
1721    Specify floating point behavior. ``-ffp-model`` is an umbrella
1722    option that encompasses functionality provided by other, single
1723    purpose, floating point options.  Valid values are: ``precise``, ``strict``,
1724    and ``fast``.
1725    Details:
1727    * ``precise`` Disables optimizations that are not value-safe on
1728      floating-point data, although FP contraction (FMA) is enabled
1729      (``-ffp-contract=on``). This is the default behavior. This value resets
1730      ``-fmath-errno`` to its target-dependent default.
1731    * ``strict`` Enables ``-frounding-math`` and
1732      ``-ffp-exception-behavior=strict``, and disables contractions (FMA).  All
1733      of the ``-ffast-math`` enablements are disabled. Enables
1734      ``STDC FENV_ACCESS``: by default ``FENV_ACCESS`` is disabled. This option
1735      setting behaves as though ``#pragma STDC FENV_ACCESS ON`` appeared at the
1736      top of the source file.
1737    * ``fast`` Behaves identically to specifying both ``-ffast-math`` and
1738      ``ffp-contract=fast``
1740    Note: If your command line specifies multiple instances
1741    of the ``-ffp-model`` option, or if your command line option specifies
1742    ``-ffp-model`` and later on the command line selects a floating point
1743    option that has the effect of negating part of the  ``ffp-model`` that
1744    has been selected, then the compiler will issue a diagnostic warning
1745    that the override has occurred.
1747 .. option:: -ffp-exception-behavior=<value>
1749    Specify the floating-point exception behavior.
1751    Valid values are: ``ignore``, ``maytrap``, and ``strict``.
1752    The default value is ``ignore``.  Details:
1754    * ``ignore`` The compiler assumes that the exception status flags will not be read and that floating point exceptions will be masked.
1755    * ``maytrap`` The compiler avoids transformations that may raise exceptions that would not have been raised by the original code. Constant folding performed by the compiler is exempt from this option.
1756    * ``strict`` The compiler ensures that all transformations strictly preserve the floating point exception semantics of the original code.
1758 .. option:: -ffp-eval-method=<value>
1760    Specify the floating-point evaluation method for intermediate results within
1761    a single expression of the code.
1763    Valid values are: ``source``, ``double``, and ``extended``.
1764    For 64-bit targets, the default value is ``source``. For 32-bit x86 targets
1765    however, in the case of NETBSD 6.99.26 and under, the default value is
1766    ``double``; in the case of NETBSD greater than 6.99.26, with NoSSE, the
1767    default value is ``extended``, with SSE the default value is ``source``.
1768    Details:
1770    * ``source`` The compiler uses the floating-point type declared in the source program as the evaluation method.
1771    * ``double`` The compiler uses ``double`` as the floating-point evaluation method for all float expressions of type that is narrower than ``double``.
1772    * ``extended`` The compiler uses ``long double`` as the floating-point evaluation method for all float expressions of type that is narrower than ``long double``.
1774 .. option:: -f[no-]protect-parens
1776    This option pertains to floating-point types, complex types with
1777    floating-point components, and vectors of these types. Some arithmetic
1778    expression transformations that are mathematically correct and permissible
1779    according to the C and C++ language standards may be incorrect when dealing
1780    with floating-point types, such as reassociation and distribution. Further,
1781    the optimizer may ignore parentheses when computing arithmetic expressions
1782    in circumstances where the parenthesized and unparenthesized expression
1783    express the same mathematical value. For example (a+b)+c is the same
1784    mathematical value as a+(b+c), but the optimizer is free to evaluate the
1785    additions in any order regardless of the parentheses. When enabled, this
1786    option forces the optimizer to honor the order of operations with respect
1787    to parentheses in all circumstances.
1788    Defaults to ``-fno-protect-parens``.
1790    Note that floating-point contraction (option `-ffp-contract=`) is disabled
1791    when `-fprotect-parens` is enabled.  Also note that in safe floating-point
1792    modes, such as `-ffp-model=precise` or `-ffp-model=strict`, this option
1793    has no effect because the optimizer is prohibited from making unsafe
1794    transformations.
1796 .. option:: -fexcess-precision:
1798    The C and C++ standards allow floating-point expressions to be computed as if
1799    intermediate results had more precision (and/or a wider range) than the type
1800    of the expression strictly allows.  This is called excess precision
1801    arithmetic.
1802    Excess precision arithmetic can improve the accuracy of results (although not
1803    always), and it can make computation significantly faster if the target lacks
1804    direct hardware support for arithmetic in a particular type.  However, it can
1805    also undermine strict floating-point reproducibility.
1807    Under the standards, assignments and explicit casts force the operand to be
1808    converted to its formal type, discarding any excess precision.  Because data
1809    can only flow between statements via an assignment, this means that the use
1810    of excess precision arithmetic is a reliable local property of a single
1811    statement, and results do not change based on optimization.  However, when
1812    excess precision arithmetic is in use, Clang does not guarantee strict
1813    reproducibility, and future compiler releases may recognize more
1814    opportunities to use excess precision arithmetic, e.g. with floating-point
1815    builtins.
1817    Clang does not use excess precision arithmetic for most types or on most
1818    targets. For example, even on pre-SSE X86 targets where ``float`` and
1819    ``double`` computations must be performed in the 80-bit X87 format, Clang
1820    rounds all intermediate results correctly for their type.  Clang currently
1821    uses excess precision arithmetic by default only for the following types and
1822    targets:
1824    * ``_Float16`` on X86 targets without ``AVX512-FP16``.
1826    The ``-fexcess-precision=<value>`` option can be used to control the use of
1827    excess precision arithmetic.  Valid values are:
1829    * ``standard`` - The default.  Allow the use of excess precision arithmetic
1830      under the constraints of the C and C++ standards. Has no effect except on
1831      the types and targets listed above.
1832    * ``fast`` - Accepted for GCC compatibility, but currently treated as an
1833      alias for ``standard``.
1834    * ``16`` - Forces ``_Float16`` operations to be emitted without using excess
1835      precision arithmetic.
1837 .. _floating-point-environment:
1839 Accessing the floating point environment
1840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1841 Many targets allow floating point operations to be configured to control things
1842 such as how inexact results should be rounded and how exceptional conditions
1843 should be handled. This configuration is called the floating point environment.
1844 C and C++ restrict access to the floating point environment by default, and the
1845 compiler is allowed to assume that all operations are performed in the default
1846 environment. When code is compiled in this default mode, operations that depend
1847 on the environment (such as floating-point arithmetic and `FLT_ROUNDS`) may have
1848 undefined behavior if the dynamic environment is not the default environment; for
1849 example, `FLT_ROUNDS` may or may not simply return its default value for the target
1850 instead of reading the dynamic environment, and floating-point operations may be
1851 optimized as if the dynamic environment were the default.  Similarly, it is undefined
1852 behavior to change the floating point environment in this default mode, for example
1853 by calling the `fesetround` function.
1854 C provides two pragmas to allow code to dynamically modify the floating point environment:
1856 - ``#pragma STDC FENV_ACCESS ON`` allows dynamic changes to the entire floating
1857   point environment.
1859 - ``#pragma STDC FENV_ROUND FE_DYNAMIC`` allows dynamic changes to just the floating
1860   point rounding mode.  This may be more optimizable than ``FENV_ACCESS ON`` because
1861   the compiler can still ignore the possibility of floating-point exceptions by default.
1863 Both of these can be used either at the start of a block scope, in which case
1864 they cover all code in that scope (unless they're turned off in a child scope),
1865 or at the top level in a file, in which case they cover all subsequent function
1866 bodies until they're turned off.  Note that it is undefined behavior to enter
1867 code that is *not* covered by one of these pragmas from code that *is* covered
1868 by one of these pragmas unless the floating point environment has been restored
1869 to its default state.  See the C standard for more information about these pragmas.
1871 The command line option ``-frounding-math`` behaves as if the translation unit
1872 began with ``#pragma STDC FENV_ROUND FE_DYNAMIC``. The command line option
1873 ``-ffp-model=strict`` behaves as if the translation unit began with ``#pragma STDC FENV_ACCESS ON``.
1875 Code that just wants to use a specific rounding mode for specific floating point
1876 operations can avoid most of the hazards of the dynamic floating point environment
1877 by using ``#pragma STDC FENV_ROUND`` with a value other than ``FE_DYNAMIC``.
1879 .. _crtfastmath.o:
1881 A note about ``crtfastmath.o``
1882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1883 ``-ffast-math`` and ``-funsafe-math-optimizations`` cause ``crtfastmath.o`` to be
1884 automatically linked,  which adds a static constructor that sets the FTZ/DAZ
1885 bits in MXCSR, affecting not only the current compilation unit but all static
1886 and shared libraries included in the program.
1888 .. _FLT_EVAL_METHOD:
1890 A note about ``__FLT_EVAL_METHOD__``
1891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1892 The ``__FLT_EVAL_METHOD__`` is not defined as a traditional macro, and so it
1893 will not appear when dumping preprocessor macros. Instead, the value
1894 ``__FLT_EVAL_METHOD__`` expands to is determined at the point of expansion
1895 either from the value set by the ``-ffp-eval-method`` command line option or
1896 from the target. This is because the ``__FLT_EVAL_METHOD__`` macro
1897 cannot expand to the correct evaluation method in the presence of a ``#pragma``
1898 which alters the evaluation method. An error is issued if
1899 ``__FLT_EVAL_METHOD__`` is expanded inside a scope modified by
1900 ``#pragma clang fp eval_method``.
1902 .. _fp-constant-eval:
1904 A note about Floating Point Constant Evaluation
1905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1907 In C, the only place floating point operations are guaranteed to be evaluated
1908 during translation is in the initializers of variables of static storage
1909 duration, which are all notionally initialized before the program begins
1910 executing (and thus before a non-default floating point environment can be
1911 entered).  But C++ has many more contexts where floating point constant
1912 evaluation occurs.  Specifically: for static/thread-local variables,
1913 first try evaluating the initializer in a constant context, including in the
1914 constant floating point environment (just like in C), and then, if that fails,
1915 fall back to emitting runtime code to perform the initialization (which might
1916 in general be in a different floating point environment).
1918 Consider this example when compiled with ``-frounding-math``
1920    .. code-block:: console
1922      constexpr float func_01(float x, float y) {
1923        return x + y;
1924      }
1925      float V1 = func_01(1.0F, 0x0.000001p0F);
1927 The C++ rule is that initializers for static storage duration variables are
1928 first evaluated during translation (therefore, in the default rounding mode),
1929 and only evaluated at runtime (and therefore in the runtime rounding mode) if
1930 the compile-time evaluation fails. This is in line with the C rules;
1931 C11 F.8.5 says: *All computation for automatic initialization is done (as if)
1932 at execution time; thus, it is affected by any operative modes and raises
1933 floating-point exceptions as required by IEC 60559 (provided the state for the
1934 FENV_ACCESS pragma is ‘‘on’’). All computation for initialization of objects
1935 that have static or thread storage duration is done (as if) at translation
1936 time.* C++ generalizes this by adding another phase of initialization
1937 (at runtime) if the translation-time initialization fails, but the
1938 translation-time evaluation of the initializer of succeeds, it will be
1939 treated as a constant initializer.
1942 .. _controlling-code-generation:
1944 Controlling Code Generation
1945 ---------------------------
1947 Clang provides a number of ways to control code generation. The options
1948 are listed below.
1950 .. option:: -f[no-]sanitize=check1,check2,...
1952    Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
1953    behavior.
1955    This option controls whether Clang adds runtime checks for various
1956    forms of undefined or suspicious behavior, and is disabled by
1957    default. If a check fails, a diagnostic message is produced at
1958    runtime explaining the problem. The main checks are:
1960    -  .. _opt_fsanitize_address:
1962       ``-fsanitize=address``:
1963       :doc:`AddressSanitizer`, a memory error
1964       detector.
1965    -  .. _opt_fsanitize_thread:
1967       ``-fsanitize=thread``: :doc:`ThreadSanitizer`, a data race detector.
1968    -  .. _opt_fsanitize_memory:
1970       ``-fsanitize=memory``: :doc:`MemorySanitizer`,
1971       a detector of uninitialized reads. Requires instrumentation of all
1972       program code.
1973    -  .. _opt_fsanitize_undefined:
1975       ``-fsanitize=undefined``: :doc:`UndefinedBehaviorSanitizer`,
1976       a fast and compatible undefined behavior checker.
1978    -  ``-fsanitize=dataflow``: :doc:`DataFlowSanitizer`, a general data
1979       flow analysis.
1980    -  ``-fsanitize=cfi``: :doc:`control flow integrity <ControlFlowIntegrity>`
1981       checks. Requires ``-flto``.
1982    -  ``-fsanitize=kcfi``: kernel indirect call forward-edge control flow
1983       integrity.
1984    -  ``-fsanitize=safe-stack``: :doc:`safe stack <SafeStack>`
1985       protection against stack-based memory corruption errors.
1987    There are more fine-grained checks available: see
1988    the :ref:`list <ubsan-checks>` of specific kinds of
1989    undefined behavior that can be detected and the :ref:`list <cfi-schemes>`
1990    of control flow integrity schemes.
1992    The ``-fsanitize=`` argument must also be provided when linking, in
1993    order to link to the appropriate runtime library.
1995    It is not possible to combine more than one of the ``-fsanitize=address``,
1996    ``-fsanitize=thread``, and ``-fsanitize=memory`` checkers in the same
1997    program.
1999 .. option:: -f[no-]sanitize-recover=check1,check2,...
2001 .. option:: -f[no-]sanitize-recover[=all]
2003    Controls which checks enabled by ``-fsanitize=`` flag are non-fatal.
2004    If the check is fatal, program will halt after the first error
2005    of this kind is detected and error report is printed.
2007    By default, non-fatal checks are those enabled by
2008    :doc:`UndefinedBehaviorSanitizer`,
2009    except for ``-fsanitize=return`` and ``-fsanitize=unreachable``. Some
2010    sanitizers may not support recovery (or not support it by default
2011    e.g. :doc:`AddressSanitizer`), and always crash the program after the issue
2012    is detected.
2014    Note that the ``-fsanitize-trap`` flag has precedence over this flag.
2015    This means that if a check has been configured to trap elsewhere on the
2016    command line, or if the check traps by default, this flag will not have
2017    any effect unless that sanitizer's trapping behavior is disabled with
2018    ``-fno-sanitize-trap``.
2020    For example, if a command line contains the flags ``-fsanitize=undefined
2021    -fsanitize-trap=undefined``, the flag ``-fsanitize-recover=alignment``
2022    will have no effect on its own; it will need to be accompanied by
2023    ``-fno-sanitize-trap=alignment``.
2025 .. option:: -f[no-]sanitize-trap=check1,check2,...
2027 .. option:: -f[no-]sanitize-trap[=all]
2029    Controls which checks enabled by the ``-fsanitize=`` flag trap. This
2030    option is intended for use in cases where the sanitizer runtime cannot
2031    be used (for instance, when building libc or a kernel module), or where
2032    the binary size increase caused by the sanitizer runtime is a concern.
2034    This flag is only compatible with :doc:`control flow integrity
2035    <ControlFlowIntegrity>` schemes and :doc:`UndefinedBehaviorSanitizer`
2036    checks other than ``vptr``.
2038    This flag is enabled by default for sanitizers in the ``cfi`` group.
2040 .. option:: -fsanitize-ignorelist=/path/to/ignorelist/file
2042    Disable or modify sanitizer checks for objects (source files, functions,
2043    variables, types) listed in the file. See
2044    :doc:`SanitizerSpecialCaseList` for file format description.
2046 .. option:: -fno-sanitize-ignorelist
2048    Don't use ignorelist file, if it was specified earlier in the command line.
2050 .. option:: -f[no-]sanitize-coverage=[type,features,...]
2052    Enable simple code coverage in addition to certain sanitizers.
2053    See :doc:`SanitizerCoverage` for more details.
2055 .. option:: -f[no-]sanitize-address-outline-instrumentation
2057    Controls how address sanitizer code is generated. If enabled will always use
2058    a function call instead of inlining the code. Turning this option on could
2059    reduce the binary size, but might result in a worse run-time performance.
2061    See :doc: `AddressSanitizer` for more details.
2063 .. option:: -f[no-]sanitize-stats
2065    Enable simple statistics gathering for the enabled sanitizers.
2066    See :doc:`SanitizerStats` for more details.
2068 .. option:: -fsanitize-undefined-trap-on-error
2070    Deprecated alias for ``-fsanitize-trap=undefined``.
2072 .. option:: -fsanitize-cfi-cross-dso
2074    Enable cross-DSO control flow integrity checks. This flag modifies
2075    the behavior of sanitizers in the ``cfi`` group to allow checking
2076    of cross-DSO virtual and indirect calls.
2078 .. option:: -fsanitize-cfi-icall-generalize-pointers
2080    Generalize pointers in return and argument types in function type signatures
2081    checked by Control Flow Integrity indirect call checking. See
2082    :doc:`ControlFlowIntegrity` for more details.
2084 .. option:: -fsanitize-cfi-icall-experimental-normalize-integers
2086    Normalize integers in return and argument types in function type signatures
2087    checked by Control Flow Integrity indirect call checking. See
2088    :doc:`ControlFlowIntegrity` for more details.
2090    This option is currently experimental.
2092 .. option:: -fstrict-vtable-pointers
2094    Enable optimizations based on the strict rules for overwriting polymorphic
2095    C++ objects, i.e. the vptr is invariant during an object's lifetime.
2096    This enables better devirtualization. Turned off by default, because it is
2097    still experimental.
2099 .. option:: -fwhole-program-vtables
2101    Enable whole-program vtable optimizations, such as single-implementation
2102    devirtualization and virtual constant propagation, for classes with
2103    :doc:`hidden LTO visibility <LTOVisibility>`. Requires ``-flto``.
2105 .. option:: -f[no]split-lto-unit
2107    Controls splitting the :doc:`LTO unit <LTOVisibility>` into regular LTO and
2108    :doc:`ThinLTO` portions, when compiling with -flto=thin. Defaults to false
2109    unless ``-fsanitize=cfi`` or ``-fwhole-program-vtables`` are specified, in
2110    which case it defaults to true. Splitting is required with ``fsanitize=cfi``,
2111    and it is an error to disable via ``-fno-split-lto-unit``. Splitting is
2112    optional with ``-fwhole-program-vtables``, however, it enables more
2113    aggressive whole program vtable optimizations (specifically virtual constant
2114    propagation).
2116    When enabled, vtable definitions and select virtual functions are placed
2117    in the split regular LTO module, enabling more aggressive whole program
2118    vtable optimizations required for CFI and virtual constant propagation.
2119    However, this can increase the LTO link time and memory requirements over
2120    pure ThinLTO, as all split regular LTO modules are merged and LTO linked
2121    with regular LTO.
2123 .. option:: -fforce-emit-vtables
2125    In order to improve devirtualization, forces emitting of vtables even in
2126    modules where it isn't necessary. It causes more inline virtual functions
2127    to be emitted.
2129 .. option:: -fno-assume-sane-operator-new
2131    Don't assume that the C++'s new operator is sane.
2133    This option tells the compiler to do not assume that C++'s global
2134    new operator will always return a pointer that does not alias any
2135    other pointer when the function returns.
2137 .. option:: -ftrap-function=[name]
2139    Instruct code generator to emit a function call to the specified
2140    function name for ``__builtin_trap()``.
2142    LLVM code generator translates ``__builtin_trap()`` to a trap
2143    instruction if it is supported by the target ISA. Otherwise, the
2144    builtin is translated into a call to ``abort``. If this option is
2145    set, then the code generator will always lower the builtin to a call
2146    to the specified function regardless of whether the target ISA has a
2147    trap instruction. This option is useful for environments (e.g.
2148    deeply embedded) where a trap cannot be properly handled, or when
2149    some custom behavior is desired.
2151 .. option:: -ftls-model=[model]
2153    Select which TLS model to use.
2155    Valid values are: ``global-dynamic``, ``local-dynamic``,
2156    ``initial-exec`` and ``local-exec``. The default value is
2157    ``global-dynamic``. The compiler may use a different model if the
2158    selected model is not supported by the target, or if a more
2159    efficient model can be used. The TLS model can be overridden per
2160    variable using the ``tls_model`` attribute.
2162 .. option:: -femulated-tls
2164    Select emulated TLS model, which overrides all -ftls-model choices.
2166    In emulated TLS mode, all access to TLS variables are converted to
2167    calls to __emutls_get_address in the runtime library.
2169 .. option:: -mhwdiv=[values]
2171    Select the ARM modes (arm or thumb) that support hardware division
2172    instructions.
2174    Valid values are: ``arm``, ``thumb`` and ``arm,thumb``.
2175    This option is used to indicate which mode (arm or thumb) supports
2176    hardware division instructions. This only applies to the ARM
2177    architecture.
2179 .. option:: -m[no-]crc
2181    Enable or disable CRC instructions.
2183    This option is used to indicate whether CRC instructions are to
2184    be generated. This only applies to the ARM architecture.
2186    CRC instructions are enabled by default on ARMv8.
2188 .. option:: -mgeneral-regs-only
2190    Generate code which only uses the general purpose registers.
2192    This option restricts the generated code to use general registers
2193    only. This only applies to the AArch64 architecture.
2195 .. option:: -mcompact-branches=[values]
2197    Control the usage of compact branches for MIPSR6.
2199    Valid values are: ``never``, ``optimal`` and ``always``.
2200    The default value is ``optimal`` which generates compact branches
2201    when a delay slot cannot be filled. ``never`` disables the usage of
2202    compact branches and ``always`` generates compact branches whenever
2203    possible.
2205 .. option:: -f[no-]max-type-align=[number]
2207    Instruct the code generator to not enforce a higher alignment than the given
2208    number (of bytes) when accessing memory via an opaque pointer or reference.
2209    This cap is ignored when directly accessing a variable or when the pointee
2210    type has an explicit “aligned” attribute.
2212    The value should usually be determined by the properties of the system allocator.
2213    Some builtin types, especially vector types, have very high natural alignments;
2214    when working with values of those types, Clang usually wants to use instructions
2215    that take advantage of that alignment.  However, many system allocators do
2216    not promise to return memory that is more than 8-byte or 16-byte-aligned.  Use
2217    this option to limit the alignment that the compiler can assume for an arbitrary
2218    pointer, which may point onto the heap.
2220    This option does not affect the ABI alignment of types; the layout of structs and
2221    unions and the value returned by the alignof operator remain the same.
2223    This option can be overridden on a case-by-case basis by putting an explicit
2224    “aligned” alignment on a struct, union, or typedef.  For example:
2226    .. code-block:: console
2228       #include <immintrin.h>
2229       // Make an aligned typedef of the AVX-512 16-int vector type.
2230       typedef __v16si __aligned_v16si __attribute__((aligned(64)));
2232       void initialize_vector(__aligned_v16si *v) {
2233         // The compiler may assume that ‘v’ is 64-byte aligned, regardless of the
2234         // value of -fmax-type-align.
2235       }
2237 .. option:: -faddrsig, -fno-addrsig
2239    Controls whether Clang emits an address-significance table into the object
2240    file. Address-significance tables allow linkers to implement `safe ICF
2241    <https://research.google.com/pubs/archive/36912.pdf>`_ without the false
2242    positives that can result from other implementation techniques such as
2243    relocation scanning. Address-significance tables are enabled by default
2244    on ELF targets when using the integrated assembler. This flag currently
2245    only has an effect on ELF targets.
2247 .. option:: -f[no]-unique-internal-linkage-names
2249    Controls whether Clang emits a unique (best-effort) symbol name for internal
2250    linkage symbols.  When this option is set, compiler hashes the main source
2251    file path from the command line and appends it to all internal symbols. If a
2252    program contains multiple objects compiled with the same command-line source
2253    file path, the symbols are not guaranteed to be unique.  This option is
2254    particularly useful in attributing profile information to the correct
2255    function when multiple functions with the same private linkage name exist
2256    in the binary.
2258    It should be noted that this option cannot guarantee uniqueness and the
2259    following is an example where it is not unique when two modules contain
2260    symbols with the same private linkage name:
2262    .. code-block:: console
2264      $ cd $P/foo && clang -c -funique-internal-linkage-names name_conflict.c
2265      $ cd $P/bar && clang -c -funique-internal-linkage-names name_conflict.c
2266      $ cd $P && clang foo/name_conflict.o && bar/name_conflict.o
2268 .. option:: -fbasic-block-sections=[labels, all, list=<arg>, none]
2270   Controls how Clang emits text sections for basic blocks. With values ``all``
2271   and ``list=<arg>``, each basic block or a subset of basic blocks can be placed
2272   in its own unique section. With the "labels" value, normal text sections are
2273   emitted, but a ``.bb_addr_map`` section is emitted which includes address
2274   offsets for each basic block in the program, relative to the parent function
2275   address.
2277   With the ``list=<arg>`` option, a file containing the subset of basic blocks
2278   that need to placed in unique sections can be specified.  The format of the
2279   file is as follows.  For example, ``list=spec.txt`` where ``spec.txt`` is the
2280   following:
2282   ::
2284         !foo
2285         !!2
2286         !_Z3barv
2288   will place the machine basic block with ``id 2`` in function ``foo`` in a
2289   unique section.  It will also place all basic blocks of functions ``bar``
2290   in unique sections.
2292   Further, section clusters can also be specified using the ``list=<arg>``
2293   option.  For example, ``list=spec.txt`` where ``spec.txt`` contains:
2295   ::
2297         !foo
2298         !!1 !!3 !!5
2299         !!2 !!4 !!6
2301   will create two unique sections for function ``foo`` with the first
2302   containing the odd numbered basic blocks and the second containing the
2303   even numbered basic blocks.
2305   Basic block sections allow the linker to reorder basic blocks and enables
2306   link-time optimizations like whole program inter-procedural basic block
2307   reordering.
2309 Profile Guided Optimization
2310 ---------------------------
2312 Profile information enables better optimization. For example, knowing that a
2313 branch is taken very frequently helps the compiler make better decisions when
2314 ordering basic blocks. Knowing that a function ``foo`` is called more
2315 frequently than another function ``bar`` helps the inliner. Optimization
2316 levels ``-O2`` and above are recommended for use of profile guided optimization.
2318 Clang supports profile guided optimization with two different kinds of
2319 profiling. A sampling profiler can generate a profile with very low runtime
2320 overhead, or you can build an instrumented version of the code that collects
2321 more detailed profile information. Both kinds of profiles can provide execution
2322 counts for instructions in the code and information on branches taken and
2323 function invocation.
2325 Regardless of which kind of profiling you use, be careful to collect profiles
2326 by running your code with inputs that are representative of the typical
2327 behavior. Code that is not exercised in the profile will be optimized as if it
2328 is unimportant, and the compiler may make poor optimization choices for code
2329 that is disproportionately used while profiling.
2331 Differences Between Sampling and Instrumentation
2332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2334 Although both techniques are used for similar purposes, there are important
2335 differences between the two:
2337 1. Profile data generated with one cannot be used by the other, and there is no
2338    conversion tool that can convert one to the other. So, a profile generated
2339    via ``-fprofile-instr-generate`` must be used with ``-fprofile-instr-use``.
2340    Similarly, sampling profiles generated by external profilers must be
2341    converted and used with ``-fprofile-sample-use``.
2343 2. Instrumentation profile data can be used for code coverage analysis and
2344    optimization.
2346 3. Sampling profiles can only be used for optimization. They cannot be used for
2347    code coverage analysis. Although it would be technically possible to use
2348    sampling profiles for code coverage, sample-based profiles are too
2349    coarse-grained for code coverage purposes; it would yield poor results.
2351 4. Sampling profiles must be generated by an external tool. The profile
2352    generated by that tool must then be converted into a format that can be read
2353    by LLVM. The section on sampling profilers describes one of the supported
2354    sampling profile formats.
2357 Using Sampling Profilers
2358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2360 Sampling profilers are used to collect runtime information, such as
2361 hardware counters, while your application executes. They are typically
2362 very efficient and do not incur a large runtime overhead. The
2363 sample data collected by the profiler can be used during compilation
2364 to determine what the most executed areas of the code are.
2366 Using the data from a sample profiler requires some changes in the way
2367 a program is built. Before the compiler can use profiling information,
2368 the code needs to execute under the profiler. The following is the
2369 usual build cycle when using sample profilers for optimization:
2371 1. Build the code with source line table information. You can use all the
2372    usual build flags that you always build your application with. The only
2373    requirement is that you add ``-gline-tables-only`` or ``-g`` to the
2374    command line. This is important for the profiler to be able to map
2375    instructions back to source line locations.
2377    .. code-block:: console
2379      $ clang++ -O2 -gline-tables-only code.cc -o code
2381 2. Run the executable under a sampling profiler. The specific profiler
2382    you use does not really matter, as long as its output can be converted
2383    into the format that the LLVM optimizer understands. Currently, there
2384    exists a conversion tool for the Linux Perf profiler
2385    (https://perf.wiki.kernel.org/), so these examples assume that you
2386    are using Linux Perf to profile your code.
2388    .. code-block:: console
2390      $ perf record -b ./code
2392    Note the use of the ``-b`` flag. This tells Perf to use the Last Branch
2393    Record (LBR) to record call chains. While this is not strictly required,
2394    it provides better call information, which improves the accuracy of
2395    the profile data.
2397 3. Convert the collected profile data to LLVM's sample profile format.
2398    This is currently supported via the AutoFDO converter ``create_llvm_prof``.
2399    It is available at https://github.com/google/autofdo. Once built and
2400    installed, you can convert the ``perf.data`` file to LLVM using
2401    the command:
2403    .. code-block:: console
2405      $ create_llvm_prof --binary=./code --out=code.prof
2407    This will read ``perf.data`` and the binary file ``./code`` and emit
2408    the profile data in ``code.prof``. Note that if you ran ``perf``
2409    without the ``-b`` flag, you need to use ``--use_lbr=false`` when
2410    calling ``create_llvm_prof``.
2412    Alternatively, the LLVM tool ``llvm-profgen`` can also be used to generate
2413    the LLVM sample profile:
2415    .. code-block:: console
2417      $ llvm-profgen --binary=./code --output=code.prof--perfdata=perf.data
2420 4. Build the code again using the collected profile. This step feeds
2421    the profile back to the optimizers. This should result in a binary
2422    that executes faster than the original one. Note that you are not
2423    required to build the code with the exact same arguments that you
2424    used in the first step. The only requirement is that you build the code
2425    with ``-gline-tables-only`` and ``-fprofile-sample-use``.
2427    .. code-block:: console
2429      $ clang++ -O2 -gline-tables-only -fprofile-sample-use=code.prof code.cc -o code
2431   [OPTIONAL] Sampling-based profiles can have inaccuracies or missing block/
2432   edge counters. The profile inference algorithm (profi) can be used to infer
2433   missing blocks and edge counts, and improve the quality of profile data.
2434   Enable it with ``-fsample-profile-use-profi``.
2436   .. code-block:: console
2438     $ clang++ -O2 -gline-tables-only -fprofile-sample-use=code.prof \
2439       -fsample-profile-use-profi code.cc -o code
2441 Sample Profile Formats
2442 """"""""""""""""""""""
2444 Since external profilers generate profile data in a variety of custom formats,
2445 the data generated by the profiler must be converted into a format that can be
2446 read by the backend. LLVM supports three different sample profile formats:
2448 1. ASCII text. This is the easiest one to generate. The file is divided into
2449    sections, which correspond to each of the functions with profile
2450    information. The format is described below. It can also be generated from
2451    the binary or gcov formats using the ``llvm-profdata`` tool.
2453 2. Binary encoding. This uses a more efficient encoding that yields smaller
2454    profile files. This is the format generated by the ``create_llvm_prof`` tool
2455    in https://github.com/google/autofdo.
2457 3. GCC encoding. This is based on the gcov format, which is accepted by GCC. It
2458    is only interesting in environments where GCC and Clang co-exist. This
2459    encoding is only generated by the ``create_gcov`` tool in
2460    https://github.com/google/autofdo. It can be read by LLVM and
2461    ``llvm-profdata``, but it cannot be generated by either.
2463 If you are using Linux Perf to generate sampling profiles, you can use the
2464 conversion tool ``create_llvm_prof`` described in the previous section.
2465 Otherwise, you will need to write a conversion tool that converts your
2466 profiler's native format into one of these three.
2469 Sample Profile Text Format
2470 """"""""""""""""""""""""""
2472 This section describes the ASCII text format for sampling profiles. It is,
2473 arguably, the easiest one to generate. If you are interested in generating any
2474 of the other two, consult the ``ProfileData`` library in LLVM's source tree
2475 (specifically, ``include/llvm/ProfileData/SampleProfReader.h``).
2477 .. code-block:: console
2479     function1:total_samples:total_head_samples
2480      offset1[.discriminator]: number_of_samples [fn1:num fn2:num ... ]
2481      offset2[.discriminator]: number_of_samples [fn3:num fn4:num ... ]
2482      ...
2483      offsetN[.discriminator]: number_of_samples [fn5:num fn6:num ... ]
2484      offsetA[.discriminator]: fnA:num_of_total_samples
2485       offsetA1[.discriminator]: number_of_samples [fn7:num fn8:num ... ]
2486       offsetA1[.discriminator]: number_of_samples [fn9:num fn10:num ... ]
2487       offsetB[.discriminator]: fnB:num_of_total_samples
2488        offsetB1[.discriminator]: number_of_samples [fn11:num fn12:num ... ]
2490 This is a nested tree in which the indentation represents the nesting level
2491 of the inline stack. There are no blank lines in the file. And the spacing
2492 within a single line is fixed. Additional spaces will result in an error
2493 while reading the file.
2495 Any line starting with the '#' character is completely ignored.
2497 Inlined calls are represented with indentation. The Inline stack is a
2498 stack of source locations in which the top of the stack represents the
2499 leaf function, and the bottom of the stack represents the actual
2500 symbol to which the instruction belongs.
2502 Function names must be mangled in order for the profile loader to
2503 match them in the current translation unit. The two numbers in the
2504 function header specify how many total samples were accumulated in the
2505 function (first number), and the total number of samples accumulated
2506 in the prologue of the function (second number). This head sample
2507 count provides an indicator of how frequently the function is invoked.
2509 There are two types of lines in the function body.
2511 -  Sampled line represents the profile information of a source location.
2512    ``offsetN[.discriminator]: number_of_samples [fn5:num fn6:num ... ]``
2514 -  Callsite line represents the profile information of an inlined callsite.
2515    ``offsetA[.discriminator]: fnA:num_of_total_samples``
2517 Each sampled line may contain several items. Some are optional (marked
2518 below):
2520 a. Source line offset. This number represents the line number
2521    in the function where the sample was collected. The line number is
2522    always relative to the line where symbol of the function is
2523    defined. So, if the function has its header at line 280, the offset
2524    13 is at line 293 in the file.
2526    Note that this offset should never be a negative number. This could
2527    happen in cases like macros. The debug machinery will register the
2528    line number at the point of macro expansion. So, if the macro was
2529    expanded in a line before the start of the function, the profile
2530    converter should emit a 0 as the offset (this means that the optimizers
2531    will not be able to associate a meaningful weight to the instructions
2532    in the macro).
2534 b. [OPTIONAL] Discriminator. This is used if the sampled program
2535    was compiled with DWARF discriminator support
2536    (http://wiki.dwarfstd.org/index.php?title=Path_Discriminators).
2537    DWARF discriminators are unsigned integer values that allow the
2538    compiler to distinguish between multiple execution paths on the
2539    same source line location.
2541    For example, consider the line of code ``if (cond) foo(); else bar();``.
2542    If the predicate ``cond`` is true 80% of the time, then the edge
2543    into function ``foo`` should be considered to be taken most of the
2544    time. But both calls to ``foo`` and ``bar`` are at the same source
2545    line, so a sample count at that line is not sufficient. The
2546    compiler needs to know which part of that line is taken more
2547    frequently.
2549    This is what discriminators provide. In this case, the calls to
2550    ``foo`` and ``bar`` will be at the same line, but will have
2551    different discriminator values. This allows the compiler to correctly
2552    set edge weights into ``foo`` and ``bar``.
2554 c. Number of samples. This is an integer quantity representing the
2555    number of samples collected by the profiler at this source
2556    location.
2558 d. [OPTIONAL] Potential call targets and samples. If present, this
2559    line contains a call instruction. This models both direct and
2560    number of samples. For example,
2562    .. code-block:: console
2564      130: 7  foo:3  bar:2  baz:7
2566    The above means that at relative line offset 130 there is a call
2567    instruction that calls one of ``foo()``, ``bar()`` and ``baz()``,
2568    with ``baz()`` being the relatively more frequently called target.
2570 As an example, consider a program with the call chain ``main -> foo -> bar``.
2571 When built with optimizations enabled, the compiler may inline the
2572 calls to ``bar`` and ``foo`` inside ``main``. The generated profile
2573 could then be something like this:
2575 .. code-block:: console
2577     main:35504:0
2578     1: _Z3foov:35504
2579       2: _Z32bari:31977
2580       1.1: 31977
2581     2: 0
2583 This profile indicates that there were a total of 35,504 samples
2584 collected in main. All of those were at line 1 (the call to ``foo``).
2585 Of those, 31,977 were spent inside the body of ``bar``. The last line
2586 of the profile (``2: 0``) corresponds to line 2 inside ``main``. No
2587 samples were collected there.
2589 Profiling with Instrumentation
2590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2592 Clang also supports profiling via instrumentation. This requires building a
2593 special instrumented version of the code and has some runtime
2594 overhead during the profiling, but it provides more detailed results than a
2595 sampling profiler. It also provides reproducible results, at least to the
2596 extent that the code behaves consistently across runs.
2598 Here are the steps for using profile guided optimization with
2599 instrumentation:
2601 1. Build an instrumented version of the code by compiling and linking with the
2602    ``-fprofile-instr-generate`` option.
2604    .. code-block:: console
2606      $ clang++ -O2 -fprofile-instr-generate code.cc -o code
2608 2. Run the instrumented executable with inputs that reflect the typical usage.
2609    By default, the profile data will be written to a ``default.profraw`` file
2610    in the current directory. You can override that default by using option
2611    ``-fprofile-instr-generate=`` or by setting the ``LLVM_PROFILE_FILE``
2612    environment variable to specify an alternate file. If non-default file name
2613    is specified by both the environment variable and the command line option,
2614    the environment variable takes precedence. The file name pattern specified
2615    can include different modifiers: ``%p``, ``%h``, ``%m``, ``%t``, and ``%c``.
2617    Any instance of ``%p`` in that file name will be replaced by the process
2618    ID, so that you can easily distinguish the profile output from multiple
2619    runs.
2621    .. code-block:: console
2623      $ LLVM_PROFILE_FILE="code-%p.profraw" ./code
2625    The modifier ``%h`` can be used in scenarios where the same instrumented
2626    binary is run in multiple different host machines dumping profile data
2627    to a shared network based storage. The ``%h`` specifier will be substituted
2628    with the hostname so that profiles collected from different hosts do not
2629    clobber each other.
2631    While the use of ``%p`` specifier can reduce the likelihood for the profiles
2632    dumped from different processes to clobber each other, such clobbering can still
2633    happen because of the ``pid`` re-use by the OS. Another side-effect of using
2634    ``%p`` is that the storage requirement for raw profile data files is greatly
2635    increased.  To avoid issues like this, the ``%m`` specifier can used in the profile
2636    name.  When this specifier is used, the profiler runtime will substitute ``%m``
2637    with a unique integer identifier associated with the instrumented binary. Additionally,
2638    multiple raw profiles dumped from different processes that share a file system (can be
2639    on different hosts) will be automatically merged by the profiler runtime during the
2640    dumping. If the program links in multiple instrumented shared libraries, each library
2641    will dump the profile data into its own profile data file (with its unique integer
2642    id embedded in the profile name). Note that the merging enabled by ``%m`` is for raw
2643    profile data generated by profiler runtime. The resulting merged "raw" profile data
2644    file still needs to be converted to a different format expected by the compiler (
2645    see step 3 below).
2647    .. code-block:: console
2649      $ LLVM_PROFILE_FILE="code-%m.profraw" ./code
2651    See `this <SourceBasedCodeCoverage.html#running-the-instrumented-program>`_ section
2652    about the ``%t``, and ``%c`` modifiers.
2654 3. Combine profiles from multiple runs and convert the "raw" profile format to
2655    the input expected by clang. Use the ``merge`` command of the
2656    ``llvm-profdata`` tool to do this.
2658    .. code-block:: console
2660      $ llvm-profdata merge -output=code.profdata code-*.profraw
2662    Note that this step is necessary even when there is only one "raw" profile,
2663    since the merge operation also changes the file format.
2665 4. Build the code again using the ``-fprofile-instr-use`` option to specify the
2666    collected profile data.
2668    .. code-block:: console
2670      $ clang++ -O2 -fprofile-instr-use=code.profdata code.cc -o code
2672    You can repeat step 4 as often as you like without regenerating the
2673    profile. As you make changes to your code, clang may no longer be able to
2674    use the profile data. It will warn you when this happens.
2676 Profile generation using an alternative instrumentation method can be
2677 controlled by the GCC-compatible flags ``-fprofile-generate`` and
2678 ``-fprofile-use``. Although these flags are semantically equivalent to
2679 their GCC counterparts, they *do not* handle GCC-compatible profiles.
2680 They are only meant to implement GCC's semantics with respect to
2681 profile creation and use. Flag ``-fcs-profile-generate`` also instruments
2682 programs using the same instrumentation method as ``-fprofile-generate``.
2684 .. option:: -fprofile-generate[=<dirname>]
2686   The ``-fprofile-generate`` and ``-fprofile-generate=`` flags will use
2687   an alternative instrumentation method for profile generation. When
2688   given a directory name, it generates the profile file
2689   ``default_%m.profraw`` in the directory named ``dirname`` if specified.
2690   If ``dirname`` does not exist, it will be created at runtime. ``%m`` specifier
2691   will be substituted with a unique id documented in step 2 above. In other words,
2692   with ``-fprofile-generate[=<dirname>]`` option, the "raw" profile data automatic
2693   merging is turned on by default, so there will no longer any risk of profile
2694   clobbering from different running processes.  For example,
2696   .. code-block:: console
2698     $ clang++ -O2 -fprofile-generate=yyy/zzz code.cc -o code
2700   When ``code`` is executed, the profile will be written to the file
2701   ``yyy/zzz/default_xxxx.profraw``.
2703   To generate the profile data file with the compiler readable format, the
2704   ``llvm-profdata`` tool can be used with the profile directory as the input:
2706   .. code-block:: console
2708     $ llvm-profdata merge -output=code.profdata yyy/zzz/
2710   If the user wants to turn off the auto-merging feature, or simply override the
2711   the profile dumping path specified at command line, the environment variable
2712   ``LLVM_PROFILE_FILE`` can still be used to override
2713   the directory and filename for the profile file at runtime.
2714   To override the path and filename at compile time, use
2715   ``-Xclang -fprofile-instrument-path=/path/to/file_pattern.profraw``.
2717 .. option:: -fcs-profile-generate[=<dirname>]
2719   The ``-fcs-profile-generate`` and ``-fcs-profile-generate=`` flags will use
2720   the same instrumentation method, and generate the same profile as in the
2721   ``-fprofile-generate`` and ``-fprofile-generate=`` flags. The difference is
2722   that the instrumentation is performed after inlining so that the resulted
2723   profile has a better context sensitive information. They cannot be used
2724   together with ``-fprofile-generate`` and ``-fprofile-generate=`` flags.
2725   They are typically used in conjunction with ``-fprofile-use`` flag.
2726   The profile generated by ``-fcs-profile-generate`` and ``-fprofile-generate``
2727   can be merged by llvm-profdata. A use example:
2729   .. code-block:: console
2731     $ clang++ -O2 -fprofile-generate=yyy/zzz code.cc -o code
2732     $ ./code
2733     $ llvm-profdata merge -output=code.profdata yyy/zzz/
2735   The first few steps are the same as that in ``-fprofile-generate``
2736   compilation. Then perform a second round of instrumentation.
2738   .. code-block:: console
2740     $ clang++ -O2 -fprofile-use=code.profdata -fcs-profile-generate=sss/ttt \
2741       -o cs_code
2742     $ ./cs_code
2743     $ llvm-profdata merge -output=cs_code.profdata sss/ttt code.profdata
2745   The resulted ``cs_code.prodata`` combines ``code.profdata`` and the profile
2746   generated from binary ``cs_code``. Profile ``cs_code.profata`` can be used by
2747   ``-fprofile-use`` compilation.
2749   .. code-block:: console
2751     $ clang++ -O2 -fprofile-use=cs_code.profdata
2753   The above command will read both profiles to the compiler at the identical
2754   point of instrumentations.
2756 .. option:: -fprofile-use[=<pathname>]
2758   Without any other arguments, ``-fprofile-use`` behaves identically to
2759   ``-fprofile-instr-use``. Otherwise, if ``pathname`` is the full path to a
2760   profile file, it reads from that file. If ``pathname`` is a directory name,
2761   it reads from ``pathname/default.profdata``.
2763 .. option:: -fprofile-update[=<method>]
2765   Unless ``-fsanitize=thread`` is specified, the default is ``single``, which
2766   uses non-atomic increments. The counters can be inaccurate under thread
2767   contention. ``atomic`` uses atomic increments which is accurate but has
2768   overhead. ``prefer-atomic`` will be transformed to ``atomic`` when supported
2769   by the target, or ``single`` otherwise.
2771 Disabling Instrumentation
2772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2774 In certain situations, it may be useful to disable profile generation or use
2775 for specific files in a build, without affecting the main compilation flags
2776 used for the other files in the project.
2778 In these cases, you can use the flag ``-fno-profile-instr-generate`` (or
2779 ``-fno-profile-generate``) to disable profile generation, and
2780 ``-fno-profile-instr-use`` (or ``-fno-profile-use``) to disable profile use.
2782 Note that these flags should appear after the corresponding profile
2783 flags to have an effect.
2785 .. note::
2787   When none of the translation units inside a binary is instrumented, in the
2788   case of Fuchsia the profile runtime will not be linked into the binary and
2789   no profile will be produced, while on other platforms the profile runtime
2790   will be linked and profile will be produced but there will not be any
2791   counters.
2793 Instrumenting only selected files or functions
2794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2796 Sometimes it's useful to only instrument certain files or functions.  For
2797 example in automated testing infrastructure, it may be desirable to only
2798 instrument files or functions that were modified by a patch to reduce the
2799 overhead of instrumenting a full system.
2801 This can be done using the ``-fprofile-list`` option.
2803 .. option:: -fprofile-list=<pathname>
2805   This option can be used to apply profile instrumentation only to selected
2806   files or functions. ``pathname`` should point to a file in the
2807   :doc:`SanitizerSpecialCaseList` format which selects which files and
2808   functions to instrument.
2810   .. code-block:: console
2812     $ clang++ -O2 -fprofile-instr-generate -fprofile-list=fun.list code.cc -o code
2814   The option can be specified multiple times to pass multiple files.
2816   .. code-block:: console
2818     $ clang++ -O2 -fprofile-instr-generate -fcoverage-mapping -fprofile-list=fun.list -fprofile-list=code.list code.cc -o code
2820 Supported sections are ``[clang]``, ``[llvm]``, and ``[csllvm]`` representing
2821 clang PGO, IRPGO, and CSIRPGO, respectively. Supported prefixes are ``function``
2822 and ``source``. Supported categories are ``allow``, ``skip``, and ``forbid``.
2823 ``skip`` adds the ``skipprofile`` attribute while ``forbid`` adds the
2824 ``noprofile`` attribute to the appropriate function. Use
2825 ``default:<allow|skip|forbid>`` to specify the default category.
2827   .. code-block:: console
2829     $ cat fun.list
2830     # The following cases are for clang instrumentation.
2831     [clang]
2833     # We might not want to profile functions that are inlined in many places.
2834     function:inlinedLots=skip
2836     # We want to forbid profiling where it might be dangerous.
2837     source:lib/unsafe/*.cc=forbid
2839     # Otherwise we allow profiling.
2840     default:allow
2842 Older Prefixes
2843 """"""""""""""
2844   An older format is also supported, but it is only able to add the
2845   ``noprofile`` attribute.
2846   To filter individual functions or entire source files use ``fun:<name>`` or
2847   ``src:<file>`` respectively. To exclude a function or a source file, use
2848   ``!fun:<name>`` or ``!src:<file>`` respectively. The format also supports
2849   wildcard expansion. The compiler generated functions are assumed to be located
2850   in the main source file.  It is also possible to restrict the filter to a
2851   particular instrumentation type by using a named section.
2853   .. code-block:: none
2855     # all functions whose name starts with foo will be instrumented.
2856     fun:foo*
2858     # except for foo1 which will be excluded from instrumentation.
2859     !fun:foo1
2861     # every function in path/to/foo.cc will be instrumented.
2862     src:path/to/foo.cc
2864     # bar will be instrumented only when using backend instrumentation.
2865     # Recognized section names are clang, llvm and csllvm.
2866     [llvm]
2867     fun:bar
2869   When the file contains only excludes, all files and functions except for the
2870   excluded ones will be instrumented. Otherwise, only the files and functions
2871   specified will be instrumented.
2873 Instrument function groups
2874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2876 Sometimes it is desirable to minimize the size overhead of instrumented
2877 binaries. One way to do this is to partition functions into groups and only
2878 instrument functions in a specified group. This can be done using the
2879 `-fprofile-function-groups` and `-fprofile-selected-function-group` options.
2881 .. option:: -fprofile-function-groups=<N>, -fprofile-selected-function-group=<i>
2883   The following uses 3 groups
2885   .. code-block:: console
2887     $ clang++ -Oz -fprofile-generate=group_0/ -fprofile-function-groups=3 -fprofile-selected-function-group=0 code.cc -o code.0
2888     $ clang++ -Oz -fprofile-generate=group_1/ -fprofile-function-groups=3 -fprofile-selected-function-group=1 code.cc -o code.1
2889     $ clang++ -Oz -fprofile-generate=group_2/ -fprofile-function-groups=3 -fprofile-selected-function-group=2 code.cc -o code.2
2891   After collecting raw profiles from the three binaries, they can be merged into
2892   a single profile like normal.
2894   .. code-block:: console
2896     $ llvm-profdata merge -output=code.profdata group_*/*.profraw
2899 Profile remapping
2900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
2902 When the program is compiled after a change that affects many symbol names,
2903 pre-existing profile data may no longer match the program. For example:
2905  * switching from libstdc++ to libc++ will result in the mangled names of all
2906    functions taking standard library types to change
2907  * renaming a widely-used type in C++ will result in the mangled names of all
2908    functions that have parameters involving that type to change
2909  * moving from a 32-bit compilation to a 64-bit compilation may change the
2910    underlying type of ``size_t`` and similar types, resulting in changes to
2911    manglings
2913 Clang allows use of a profile remapping file to specify that such differences
2914 in mangled names should be ignored when matching the profile data against the
2915 program.
2917 .. option:: -fprofile-remapping-file=<file>
2919   Specifies a file containing profile remapping information, that will be
2920   used to match mangled names in the profile data to mangled names in the
2921   program.
2923 The profile remapping file is a text file containing lines of the form
2925 .. code-block:: text
2927   fragmentkind fragment1 fragment2
2929 where ``fragmentkind`` is one of ``name``, ``type``, or ``encoding``,
2930 indicating whether the following mangled name fragments are
2931 <`name <https://itanium-cxx-abi.github.io/cxx-abi/abi.html#mangle.name>`_>s,
2932 <`type <https://itanium-cxx-abi.github.io/cxx-abi/abi.html#mangle.type>`_>s, or
2933 <`encoding <https://itanium-cxx-abi.github.io/cxx-abi/abi.html#mangle.encoding>`_>s,
2934 respectively.
2935 Blank lines and lines starting with ``#`` are ignored.
2937 For convenience, built-in <substitution>s such as ``St`` and ``Ss``
2938 are accepted as <name>s (even though they technically are not <name>s).
2940 For example, to specify that ``absl::string_view`` and ``std::string_view``
2941 should be treated as equivalent when matching profile data, the following
2942 remapping file could be used:
2944 .. code-block:: text
2946   # absl::string_view is considered equivalent to std::string_view
2947   type N4absl11string_viewE St17basic_string_viewIcSt11char_traitsIcEE
2949   # std:: might be std::__1:: in libc++ or std::__cxx11:: in libstdc++
2950   name 3std St3__1
2951   name 3std St7__cxx11
2953 Matching profile data using a profile remapping file is supported on a
2954 best-effort basis. For example, information regarding indirect call targets is
2955 currently not remapped. For best results, you are encouraged to generate new
2956 profile data matching the updated program, or to remap the profile data
2957 using the ``llvm-cxxmap`` and ``llvm-profdata merge`` tools.
2959 .. note::
2961   Profile data remapping is currently only supported for C++ mangled names
2962   following the Itanium C++ ABI mangling scheme. This covers all C++ targets
2963   supported by Clang other than Windows.
2965 GCOV-based Profiling
2966 --------------------
2968 GCOV is a test coverage program, it helps to know how often a line of code
2969 is executed. When instrumenting the code with ``--coverage`` option, some
2970 counters are added for each edge linking basic blocks.
2972 At compile time, gcno files are generated containing information about
2973 blocks and edges between them. At runtime the counters are incremented and at
2974 exit the counters are dumped in gcda files.
2976 The tool ``llvm-cov gcov`` will parse gcno, gcda and source files to generate
2977 a report ``.c.gcov``.
2979 .. option:: -fprofile-filter-files=[regexes]
2981   Define a list of regexes separated by a semi-colon.
2982   If a file name matches any of the regexes then the file is instrumented.
2984    .. code-block:: console
2986      $ clang --coverage -fprofile-filter-files=".*\.c$" foo.c
2988   For example, this will only instrument files finishing with ``.c``, skipping ``.h`` files.
2990 .. option:: -fprofile-exclude-files=[regexes]
2992   Define a list of regexes separated by a semi-colon.
2993   If a file name doesn't match all the regexes then the file is instrumented.
2995   .. code-block:: console
2997      $ clang --coverage -fprofile-exclude-files="^/usr/include/.*$" foo.c
2999   For example, this will instrument all the files except the ones in ``/usr/include``.
3001 If both options are used then a file is instrumented if its name matches any
3002 of the regexes from ``-fprofile-filter-list`` and doesn't match all the regexes
3003 from ``-fprofile-exclude-list``.
3005 .. code-block:: console
3007    $ clang --coverage -fprofile-exclude-files="^/usr/include/.*$" \
3008            -fprofile-filter-files="^/usr/.*$"
3010 In that case ``/usr/foo/oof.h`` is instrumented since it matches the filter regex and
3011 doesn't match the exclude regex, but ``/usr/include/foo.h`` doesn't since it matches
3012 the exclude regex.
3014 Controlling Debug Information
3015 -----------------------------
3017 Controlling Size of Debug Information
3018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3020 Debug info kind generated by Clang can be set by one of the flags listed
3021 below. If multiple flags are present, the last one is used.
3023 .. option:: -g0
3025   Don't generate any debug info (default).
3027 .. option:: -gline-tables-only
3029   Generate line number tables only.
3031   This kind of debug info allows to obtain stack traces with function names,
3032   file names and line numbers (by such tools as ``gdb`` or ``addr2line``).  It
3033   doesn't contain any other data (e.g. description of local variables or
3034   function parameters).
3036 .. option:: -fstandalone-debug
3038   Clang supports a number of optimizations to reduce the size of debug
3039   information in the binary. They work based on the assumption that
3040   the debug type information can be spread out over multiple
3041   compilation units.  Specifically, the optimizations are:
3043   - will not emit type definitions for types that are not needed by a
3044     module and could be replaced with a forward declaration.
3045   - will only emit type info for a dynamic C++ class in the module that
3046     contains the vtable for the class.
3047   - will only emit type info for a C++ class (non-trivial, non-aggregate)
3048     in the modules that contain a definition for one of its constructors.
3049   - will only emit type definitions for types that are the subject of explicit
3050     template instantiation declarations in the presence of an explicit
3051     instantiation definition for the type.
3053   The **-fstandalone-debug** option turns off these optimizations.
3054   This is useful when working with 3rd-party libraries that don't come
3055   with debug information.  Note that Clang will never emit type
3056   information for types that are not referenced at all by the program.
3058 .. option:: -fno-standalone-debug
3060    On Darwin **-fstandalone-debug** is enabled by default. The
3061    **-fno-standalone-debug** option can be used to get to turn on the
3062    vtable-based optimization described above.
3064 .. option:: -g
3066   Generate complete debug info.
3068 .. option:: -feliminate-unused-debug-types
3070   By default, Clang does not emit type information for types that are defined
3071   but not used in a program. To retain the debug info for these unused types,
3072   the negation **-fno-eliminate-unused-debug-types** can be used.
3074 Controlling Macro Debug Info Generation
3075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3077 Debug info for C preprocessor macros increases the size of debug information in
3078 the binary. Macro debug info generated by Clang can be controlled by the flags
3079 listed below.
3081 .. option:: -fdebug-macro
3083   Generate debug info for preprocessor macros. This flag is discarded when
3084   **-g0** is enabled.
3086 .. option:: -fno-debug-macro
3088   Do not generate debug info for preprocessor macros (default).
3090 Controlling Debugger "Tuning"
3091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3093 While Clang generally emits standard DWARF debug info (http://dwarfstd.org),
3094 different debuggers may know how to take advantage of different specific DWARF
3095 features. You can "tune" the debug info for one of several different debuggers.
3097 .. option:: -ggdb, -glldb, -gsce, -gdbx
3099   Tune the debug info for the ``gdb``, ``lldb``, Sony PlayStation\ |reg|
3100   debugger, or ``dbx``, respectively. Each of these options implies **-g**.
3101   (Therefore, if you want both **-gline-tables-only** and debugger tuning, the
3102   tuning option must come first.)
3104 Controlling LLVM IR Output
3105 --------------------------
3107 Controlling Value Names in LLVM IR
3108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3110 Emitting value names in LLVM IR increases the size and verbosity of the IR.
3111 By default, value names are only emitted in assertion-enabled builds of Clang.
3112 However, when reading IR it can be useful to re-enable the emission of value
3113 names to improve readability.
3115 .. option:: -fdiscard-value-names
3117   Discard value names when generating LLVM IR.
3119 .. option:: -fno-discard-value-names
3121   Do not discard value names when generating LLVM IR. This option can be used
3122   to re-enable names for release builds of Clang.
3125 Comment Parsing Options
3126 -----------------------
3128 Clang parses Doxygen and non-Doxygen style documentation comments and attaches
3129 them to the appropriate declaration nodes.  By default, it only parses
3130 Doxygen-style comments and ignores ordinary comments starting with ``//`` and
3131 ``/*``.
3133 .. option:: -Wdocumentation
3135   Emit warnings about use of documentation comments.  This warning group is off
3136   by default.
3138   This includes checking that ``\param`` commands name parameters that actually
3139   present in the function signature, checking that ``\returns`` is used only on
3140   functions that actually return a value etc.
3142 .. option:: -Wno-documentation-unknown-command
3144   Don't warn when encountering an unknown Doxygen command.
3146 .. option:: -fparse-all-comments
3148   Parse all comments as documentation comments (including ordinary comments
3149   starting with ``//`` and ``/*``).
3151 .. option:: -fcomment-block-commands=[commands]
3153   Define custom documentation commands as block commands.  This allows Clang to
3154   construct the correct AST for these custom commands, and silences warnings
3155   about unknown commands.  Several commands must be separated by a comma
3156   *without trailing space*; e.g. ``-fcomment-block-commands=foo,bar`` defines
3157   custom commands ``\foo`` and ``\bar``.
3159   It is also possible to use ``-fcomment-block-commands`` several times; e.g.
3160   ``-fcomment-block-commands=foo -fcomment-block-commands=bar`` does the same
3161   as above.
3163 .. _c:
3165 C Language Features
3166 ===================
3168 The support for standard C in clang is feature-complete except for the
3169 C99 floating-point pragmas.
3171 Extensions supported by clang
3172 -----------------------------
3174 See :doc:`LanguageExtensions`.
3176 Differences between various standard modes
3177 ------------------------------------------
3179 clang supports the -std option, which changes what language mode clang uses.
3180 The supported modes for C are c89, gnu89, c94, c99, gnu99, c11, gnu11, c17,
3181 gnu17, c23, gnu23, and various aliases for those modes. If no -std option is
3182 specified, clang defaults to gnu17 mode. Many C99 and C11 features are
3183 supported in earlier modes as a conforming extension, with a warning. Use
3184 ``-pedantic-errors`` to request an error if a feature from a later standard
3185 revision is used in an earlier mode.
3187 Differences between all ``c*`` and ``gnu*`` modes:
3189 -  ``c*`` modes define "``__STRICT_ANSI__``".
3190 -  Target-specific defines not prefixed by underscores, like ``linux``,
3191    are defined in ``gnu*`` modes.
3192 -  Trigraphs default to being off in ``gnu*`` modes; they can be enabled
3193    by the ``-trigraphs`` option.
3194 -  The parser recognizes ``asm`` and ``typeof`` as keywords in ``gnu*`` modes;
3195    the variants ``__asm__`` and ``__typeof__`` are recognized in all modes.
3196 -  The parser recognizes ``inline`` as a keyword in ``gnu*`` mode, in
3197    addition to recognizing it in the ``*99`` and later modes for which it is
3198    part of the ISO C standard. The variant ``__inline__`` is recognized in all
3199    modes.
3200 -  The Apple "blocks" extension is recognized by default in ``gnu*`` modes
3201    on some platforms; it can be enabled in any mode with the ``-fblocks``
3202    option.
3204 Differences between ``*89`` and ``*94`` modes:
3206 -  Digraphs are not recognized in c89 mode.
3208 Differences between ``*94`` and ``*99`` modes:
3210 -  The ``*99`` modes default to implementing ``inline`` / ``__inline__``
3211    as specified in C99, while the ``*89`` modes implement the GNU version.
3212    This can be overridden for individual functions with the ``__gnu_inline__``
3213    attribute.
3214 -  The scope of names defined inside a ``for``, ``if``, ``switch``, ``while``,
3215    or ``do`` statement is different. (example: ``if ((struct x {int x;}*)0) {}``.)
3216 -  ``__STDC_VERSION__`` is not defined in ``*89`` modes.
3217 -  ``inline`` is not recognized as a keyword in ``c89`` mode.
3218 -  ``restrict`` is not recognized as a keyword in ``*89`` modes.
3219 -  Commas are allowed in integer constant expressions in ``*99`` modes.
3220 -  Arrays which are not lvalues are not implicitly promoted to pointers
3221    in ``*89`` modes.
3222 -  Some warnings are different.
3224 Differences between ``*99`` and ``*11`` modes:
3226 -  Warnings for use of C11 features are disabled.
3227 -  ``__STDC_VERSION__`` is defined to ``201112L`` rather than ``199901L``.
3229 Differences between ``*11`` and ``*17`` modes:
3231 -  ``__STDC_VERSION__`` is defined to ``201710L`` rather than ``201112L``.
3233 Differences between ``*17`` and ``*23`` modes:
3235 - ``__STDC_VERSION__`` is defined to ``202311L`` rather than ``201710L``.
3236 - ``nullptr`` and ``nullptr_t`` are supported, only in ``*23`` mode.
3237 - ``ATOMIC_VAR_INIT`` is removed from ``*23`` mode.
3238 - ``bool``, ``true``, ``false``, ``alignas``, ``alignof``, ``static_assert``,
3239   and ``thread_local` are now first-class keywords, only in ``*23`` mode.
3240 - ``typeof`` and ``typeof_unqual`` are supported, only ``*23`` mode.
3241 - Bit-precise integers (``_BitInt(N)``) are supported by default in ``*23``
3242   mode, and as an extension in ``*17`` and earlier modes.
3243 - ``[[]]`` attributes are supported by default in ``*23`` mode, and as an
3244   extension in ``*17`` and earlier modes.
3246 GCC extensions not implemented yet
3247 ----------------------------------
3249 clang tries to be compatible with gcc as much as possible, but some gcc
3250 extensions are not implemented yet:
3252 -  clang does not support decimal floating point types (``_Decimal32`` and
3253    friends) yet.
3254 -  clang does not support nested functions; this is a complex feature
3255    which is infrequently used, so it is unlikely to be implemented
3256    anytime soon. In C++11 it can be emulated by assigning lambda
3257    functions to local variables, e.g:
3259    .. code-block:: cpp
3261      auto const local_function = [&](int parameter) {
3262        // Do something
3263      };
3264      ...
3265      local_function(1);
3267 -  clang only supports global register variables when the register specified
3268    is non-allocatable (e.g. the stack pointer). Support for general global
3269    register variables is unlikely to be implemented soon because it requires
3270    additional LLVM backend support.
3271 -  clang does not support static initialization of flexible array
3272    members. This appears to be a rarely used extension, but could be
3273    implemented pending user demand.
3274 -  clang does not support
3275    ``__builtin_va_arg_pack``/``__builtin_va_arg_pack_len``. This is
3276    used rarely, but in some potentially interesting places, like the
3277    glibc headers, so it may be implemented pending user demand. Note
3278    that because clang pretends to be like GCC 4.2, and this extension
3279    was introduced in 4.3, the glibc headers will not try to use this
3280    extension with clang at the moment.
3281 -  clang does not support the gcc extension for forward-declaring
3282    function parameters; this has not shown up in any real-world code
3283    yet, though, so it might never be implemented.
3285 This is not a complete list; if you find an unsupported extension
3286 missing from this list, please send an e-mail to cfe-dev. This list
3287 currently excludes C++; see :ref:`C++ Language Features <cxx>`. Also, this
3288 list does not include bugs in mostly-implemented features; please see
3289 the `bug
3290 tracker <https://bugs.llvm.org/buglist.cgi?quicksearch=product%3Aclang+component%3A-New%2BBugs%2CAST%2CBasic%2CDriver%2CHeaders%2CLLVM%2BCodeGen%2Cparser%2Cpreprocessor%2CSemantic%2BAnalyzer>`_
3291 for known existing bugs (FIXME: Is there a section for bug-reporting
3292 guidelines somewhere?).
3294 Intentionally unsupported GCC extensions
3295 ----------------------------------------
3297 -  clang does not support the gcc extension that allows variable-length
3298    arrays in structures. This is for a few reasons: one, it is tricky to
3299    implement, two, the extension is completely undocumented, and three,
3300    the extension appears to be rarely used. Note that clang *does*
3301    support flexible array members (arrays with a zero or unspecified
3302    size at the end of a structure).
3303 -  GCC accepts many expression forms that are not valid integer constant
3304    expressions in bit-field widths, enumerator constants, case labels,
3305    and in array bounds at global scope. Clang also accepts additional
3306    expression forms in these contexts, but constructs that GCC accepts due to
3307    simplifications GCC performs while parsing, such as ``x - x`` (where ``x`` is a
3308    variable) will likely never be accepted by Clang.
3309 -  clang does not support ``__builtin_apply`` and friends; this extension
3310    is extremely obscure and difficult to implement reliably.
3312 .. _c_ms:
3314 Microsoft extensions
3315 --------------------
3317 clang has support for many extensions from Microsoft Visual C++. To enable these
3318 extensions, use the ``-fms-extensions`` command-line option. This is the default
3319 for Windows targets. Clang does not implement every pragma or declspec provided
3320 by MSVC, but the popular ones, such as ``__declspec(dllexport)`` and ``#pragma
3321 comment(lib)`` are well supported.
3323 clang has a ``-fms-compatibility`` flag that makes clang accept enough
3324 invalid C++ to be able to parse most Microsoft headers. For example, it
3325 allows `unqualified lookup of dependent base class members
3326 <https://clang.llvm.org/compatibility.html#dep_lookup_bases>`_, which is
3327 a common compatibility issue with clang. This flag is enabled by default
3328 for Windows targets.
3330 ``-fdelayed-template-parsing`` lets clang delay parsing of function template
3331 definitions until the end of a translation unit. This flag is enabled by
3332 default for Windows targets.
3334 For compatibility with existing code that compiles with MSVC, clang defines the
3335 ``_MSC_VER`` and ``_MSC_FULL_VER`` macros. When on Windows, these default to
3336 either the same value as the currently installed version of cl.exe, or ``1920``
3337 and ``192000000`` (respectively). The ``-fms-compatibility-version=`` flag
3338 overrides these values.  It accepts a dotted version tuple, such as 19.00.23506.
3339 Changing the MSVC compatibility version makes clang behave more like that
3340 version of MSVC. For example, ``-fms-compatibility-version=19`` will enable
3341 C++14 features and define ``char16_t`` and ``char32_t`` as builtin types.
3343 .. _cxx:
3345 C++ Language Features
3346 =====================
3348 clang fully implements all of standard C++98 except for exported
3349 templates (which were removed in C++11), all of standard C++11,
3350 C++14, and C++17, and most of C++20.
3352 See the `C++ support in Clang <https://clang.llvm.org/cxx_status.html>`_ page
3353 for detailed information on C++ feature support across Clang versions.
3355 Controlling implementation limits
3356 ---------------------------------
3358 .. option:: -fbracket-depth=N
3360   Sets the limit for nested parentheses, brackets, and braces to N.  The
3361   default is 256.
3363 .. option:: -fconstexpr-depth=N
3365   Sets the limit for constexpr function invocations to N. The default is 512.
3367 .. option:: -fconstexpr-steps=N
3369   Sets the limit for the number of full-expressions evaluated in a single
3370   constant expression evaluation. This also controls the maximum size
3371   of array and dynamic array allocation that can be constant evaluated.
3372   The default is 1048576.
3374 .. option:: -ftemplate-depth=N
3376   Sets the limit for recursively nested template instantiations to N.  The
3377   default is 1024.
3379 .. option:: -foperator-arrow-depth=N
3381   Sets the limit for iterative calls to 'operator->' functions to N.  The
3382   default is 256.
3384 .. _objc:
3386 Objective-C Language Features
3387 =============================
3389 .. _objcxx:
3391 Objective-C++ Language Features
3392 ===============================
3394 .. _openmp:
3396 OpenMP Features
3397 ===============
3399 Clang supports all OpenMP 4.5 directives and clauses. See :doc:`OpenMPSupport`
3400 for additional details.
3402 Use `-fopenmp` to enable OpenMP. Support for OpenMP can be disabled with
3403 `-fno-openmp`.
3405 Use `-fopenmp-simd` to enable OpenMP simd features only, without linking
3406 the runtime library; for combined constructs
3407 (e.g. ``#pragma omp parallel for simd``) the non-simd directives and clauses
3408 will be ignored. This can be disabled with `-fno-openmp-simd`.
3410 Controlling implementation limits
3411 ---------------------------------
3413 .. option:: -fopenmp-use-tls
3415  Controls code generation for OpenMP threadprivate variables. In presence of
3416  this option all threadprivate variables are generated the same way as thread
3417  local variables, using TLS support. If `-fno-openmp-use-tls`
3418  is provided or target does not support TLS, code generation for threadprivate
3419  variables relies on OpenMP runtime library.
3421 .. _opencl:
3423 OpenCL Features
3424 ===============
3426 Clang can be used to compile OpenCL kernels for execution on a device
3427 (e.g. GPU). It is possible to compile the kernel into a binary (e.g. for AMDGPU)
3428 that can be uploaded to run directly on a device (e.g. using
3429 `clCreateProgramWithBinary
3430 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/specs/opencl-1.1.pdf#111>`_) or
3431 into generic bitcode files loadable into other toolchains.
3433 Compiling to a binary using the default target from the installation can be done
3434 as follows:
3436    .. code-block:: console
3438      $ echo "kernel void k(){}" > test.cl
3439      $ clang test.cl
3441 Compiling for a specific target can be done by specifying the triple corresponding
3442 to the target, for example:
3444    .. code-block:: console
3446      $ clang --target=nvptx64-unknown-unknown test.cl
3447      $ clang --target=amdgcn-amd-amdhsa -mcpu=gfx900 test.cl
3449 Compiling to bitcode can be done as follows:
3451    .. code-block:: console
3453      $ clang -c -emit-llvm test.cl
3455 This will produce a file `test.bc` that can be used in vendor toolchains
3456 to perform machine code generation.
3458 Note that if compiled to bitcode for generic targets such as SPIR/SPIR-V,
3459 portable IR is produced that can be used with various vendor
3460 tools as well as open source tools such as `SPIRV-LLVM Translator
3461 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-LLVM-Translator>`_
3462 to produce SPIR-V binary. More details are provided in `the offline
3463 compilation from OpenCL kernel sources into SPIR-V using open source
3464 tools
3465 <https://github.com/KhronosGroup/OpenCL-Guide/blob/main/chapters/os_tooling.md>`_.
3466 From clang 14 onwards SPIR-V can be generated directly as detailed in
3467 :ref:`the SPIR-V support section <spir-v>`.
3469 Clang currently supports OpenCL C language standards up to v2.0. Clang mainly
3470 supports full profile. There is only very limited support of the embedded
3471 profile.
3472 From clang 9 a C++ mode is available for OpenCL (see
3473 :ref:`C++ for OpenCL <cxx_for_opencl>`).
3475 OpenCL v3.0 support is complete but it remains in experimental state, see more
3476 details about the experimental features and limitations in :doc:`OpenCLSupport`
3477 page.
3479 OpenCL Specific Options
3480 -----------------------
3482 Most of the OpenCL build options from `the specification v2.0 section 5.8.4
3483 <https://www.khronos.org/registry/cl/specs/opencl-2.0.pdf#200>`_ are available.
3485 Examples:
3487    .. code-block:: console
3489      $ clang -cl-std=CL2.0 -cl-single-precision-constant test.cl
3492 Many flags used for the compilation for C sources can also be passed while
3493 compiling for OpenCL, examples: ``-c``, ``-O<1-4|s>``, ``-o``, ``-emit-llvm``, etc.
3495 Some extra options are available to support special OpenCL features.
3497 .. option:: -cl-no-stdinc
3499    Allows to disable all extra types and functions that are not native to the compiler.
3500    This might reduce the compilation speed marginally but many declarations from the
3501    OpenCL standard will not be accessible. For example, the following will fail to
3502    compile.
3504    .. code-block:: console
3506      $ echo "bool is_wg_uniform(int i){return get_enqueued_local_size(i)==get_local_size(i);}" > test.cl
3507      $ clang -cl-std=CL2.0 -cl-no-stdinc test.cl
3508      error: use of undeclared identifier 'get_enqueued_local_size'
3509      error: use of undeclared identifier 'get_local_size'
3511    More information about the standard types and functions is provided in :ref:`the
3512    section on the OpenCL Header <opencl_header>`.
3514 .. _opencl_cl_ext:
3516 .. option:: -cl-ext
3518    Enables/Disables support of OpenCL extensions and optional features. All OpenCL
3519    targets set a list of extensions that they support. Clang allows to amend this using
3520    the ``-cl-ext`` flag with a comma-separated list of extensions prefixed with
3521    ``'+'`` or ``'-'``. The syntax: ``-cl-ext=<(['-'|'+']<extension>[,])+>``,  where
3522    extensions can be either one of `the OpenCL published extensions
3523    <https://www.khronos.org/registry/OpenCL>`_
3524    or any vendor extension. Alternatively, ``'all'`` can be used to enable
3525    or disable all known extensions.
3527    Example disabling double support for the 64-bit SPIR-V target:
3529    .. code-block:: console
3531      $ clang -c --target=spirv64 -cl-ext=-cl_khr_fp64 test.cl
3533    Enabling all extensions except double support in R600 AMD GPU can be done using:
3535    .. code-block:: console
3537      $ clang --target=r600 -cl-ext=-all,+cl_khr_fp16 test.cl
3539    Note that some generic targets e.g. SPIR/SPIR-V enable all extensions/features in
3540    clang by default.
3542 OpenCL Targets
3543 --------------
3545 OpenCL targets are derived from the regular Clang target classes. The OpenCL
3546 specific parts of the target representation provide address space mapping as
3547 well as a set of supported extensions.
3549 Specific Targets
3550 ^^^^^^^^^^^^^^^^
3552 There is a set of concrete HW architectures that OpenCL can be compiled for.
3554 - For AMD target:
3556    .. code-block:: console
3558      $ clang --target=amdgcn-amd-amdhsa -mcpu=gfx900 test.cl
3560 - For Nvidia architectures:
3562    .. code-block:: console
3564      $ clang --target=nvptx64-unknown-unknown test.cl
3567 Generic Targets
3568 ^^^^^^^^^^^^^^^
3570 - A SPIR-V binary can be produced for 32 or 64 bit targets.
3572    .. code-block:: console
3574     $ clang --target=spirv32 -c test.cl
3575     $ clang --target=spirv64 -c test.cl
3577   More details can be found in :ref:`the SPIR-V support section <spir-v>`.
3579 - SPIR is available as a generic target to allow portable bitcode to be produced
3580   that can be used across GPU toolchains. The implementation follows `the SPIR
3581   specification <https://www.khronos.org/spir>`_. There are two flavors
3582   available for 32 and 64 bits.
3584    .. code-block:: console
3586     $ clang --target=spir test.cl -emit-llvm -c
3587     $ clang --target=spir64 test.cl -emit-llvm -c
3589   Clang will generate SPIR v1.2 compatible IR for OpenCL versions up to 2.0 and
3590   SPIR v2.0 for OpenCL v2.0 or C++ for OpenCL.
3592 - x86 is used by some implementations that are x86 compatible and currently
3593   remains for backwards compatibility (with older implementations prior to
3594   SPIR target support). For "non-SPMD" targets which cannot spawn multiple
3595   work-items on the fly using hardware, which covers practically all non-GPU
3596   devices such as CPUs and DSPs, additional processing is needed for the kernels
3597   to support multiple work-item execution. For this, a 3rd party toolchain,
3598   such as for example `POCL <http://portablecl.org/>`_, can be used.
3600   This target does not support multiple memory segments and, therefore, the fake
3601   address space map can be added using the :ref:`-ffake-address-space-map
3602   <opencl_fake_address_space_map>` flag.
3604   All known OpenCL extensions and features are set to supported in the generic targets,
3605   however :option:`-cl-ext` flag can be used to toggle individual extensions and
3606   features.
3608 .. _opencl_header:
3610 OpenCL Header
3611 -------------
3613 By default Clang will include standard headers and therefore most of OpenCL
3614 builtin functions and types are available during compilation. The
3615 default declarations of non-native compiler types and functions can be disabled
3616 by using flag :option:`-cl-no-stdinc`.
3618 The following example demonstrates that OpenCL kernel sources with various
3619 standard builtin functions can be compiled without the need for an explicit
3620 includes or compiler flags.
3622    .. code-block:: console
3624      $ echo "bool is_wg_uniform(int i){return get_enqueued_local_size(i)==get_local_size(i);}" > test.cl
3625      $ clang -cl-std=CL2.0 test.cl
3627 More information about the default headers is provided in :doc:`OpenCLSupport`.
3629 OpenCL Extensions
3630 -----------------
3632 Most of the ``cl_khr_*`` extensions to OpenCL C from `the official OpenCL
3633 registry <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/>`_ are available and
3634 configured per target depending on the support available in the specific
3635 architecture.
3637 It is possible to alter the default extensions setting per target using
3638 ``-cl-ext`` flag. (See :ref:`flags description <opencl_cl_ext>` for more details).
3640 Vendor extensions can be added flexibly by declaring the list of types and
3641 functions associated with each extensions enclosed within the following
3642 compiler pragma directives:
3644   .. code-block:: c
3646        #pragma OPENCL EXTENSION the_new_extension_name : begin
3647        // declare types and functions associated with the extension here
3648        #pragma OPENCL EXTENSION the_new_extension_name : end
3650 For example, parsing the following code adds ``my_t`` type and ``my_func``
3651 function to the custom ``my_ext`` extension.
3653   .. code-block:: c
3655        #pragma OPENCL EXTENSION my_ext : begin
3656        typedef struct{
3657          int a;
3658        }my_t;
3659        void my_func(my_t);
3660        #pragma OPENCL EXTENSION my_ext : end
3662 There is no conflict resolution for identifier clashes among extensions.
3663 It is therefore recommended that the identifiers are prefixed with a
3664 double underscore to avoid clashing with user space identifiers. Vendor
3665 extension should use reserved identifier prefix e.g. amd, arm, intel.
3667 Clang also supports language extensions documented in `The OpenCL C Language
3668 Extensions Documentation
3669 <https://github.com/KhronosGroup/Khronosdotorg/blob/main/api/opencl/assets/OpenCL_LangExt.pdf>`_.
3671 OpenCL-Specific Attributes
3672 --------------------------
3674 OpenCL support in Clang contains a set of attribute taken directly from the
3675 specification as well as additional attributes.
3677 See also :doc:`AttributeReference`.
3679 nosvm
3680 ^^^^^
3682 Clang supports this attribute to comply to OpenCL v2.0 conformance, but it
3683 does not have any effect on the IR. For more details reffer to the specification
3684 `section 6.7.2
3685 <https://www.khronos.org/registry/cl/specs/opencl-2.0-openclc.pdf#49>`_
3688 opencl_unroll_hint
3689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3691 The implementation of this feature mirrors the unroll hint for C.
3692 More details on the syntax can be found in the specification
3693 `section 6.11.5
3694 <https://www.khronos.org/registry/cl/specs/opencl-2.0-openclc.pdf#61>`_
3696 convergent
3697 ^^^^^^^^^^
3699 To make sure no invalid optimizations occur for single program multiple data
3700 (SPMD) / single instruction multiple thread (SIMT) Clang provides attributes that
3701 can be used for special functions that have cross work item semantics.
3702 An example is the subgroup operations such as `intel_sub_group_shuffle
3703 <https://www.khronos.org/registry/cl/extensions/intel/cl_intel_subgroups.txt>`_
3705    .. code-block:: c
3707      // Define custom my_sub_group_shuffle(data, c)
3708      // that makes use of intel_sub_group_shuffle
3709      r1 = ...
3710      if (r0) r1 = computeA();
3711      // Shuffle data from r1 into r3
3712      // of threads id r2.
3713      r3 = my_sub_group_shuffle(r1, r2);
3714      if (r0) r3 = computeB();
3716 with non-SPMD semantics this is optimized to the following equivalent code:
3718    .. code-block:: c
3720      r1 = ...
3721      if (!r0)
3722        // Incorrect functionality! The data in r1
3723        // have not been computed by all threads yet.
3724        r3 = my_sub_group_shuffle(r1, r2);
3725      else {
3726        r1 = computeA();
3727        r3 = my_sub_group_shuffle(r1, r2);
3728        r3 = computeB();
3729      }
3731 Declaring the function ``my_sub_group_shuffle`` with the convergent attribute
3732 would prevent this:
3734    .. code-block:: c
3736      my_sub_group_shuffle() __attribute__((convergent));
3738 Using ``convergent`` guarantees correct execution by keeping CFG equivalence
3739 wrt operations marked as ``convergent``. CFG ``G´`` is equivalent to ``G`` wrt
3740 node ``Ni`` : ``iff ∀ Nj (i≠j)`` domination and post-domination relations with
3741 respect to ``Ni`` remain the same in both ``G`` and ``G´``.
3743 noduplicate
3744 ^^^^^^^^^^^
3746 ``noduplicate`` is more restrictive with respect to optimizations than
3747 ``convergent`` because a convergent function only preserves CFG equivalence.
3748 This allows some optimizations to happen as long as the control flow remains
3749 unmodified.
3751    .. code-block:: c
3753      for (int i=0; i<4; i++)
3754        my_sub_group_shuffle()
3756 can be modified to:
3758    .. code-block:: c
3760      my_sub_group_shuffle();
3761      my_sub_group_shuffle();
3762      my_sub_group_shuffle();
3763      my_sub_group_shuffle();
3765 while using ``noduplicate`` would disallow this. Also ``noduplicate`` doesn't
3766 have the same safe semantics of CFG as ``convergent`` and can cause changes in
3767 CFG that modify semantics of the original program.
3769 ``noduplicate`` is kept for backwards compatibility only and it considered to be
3770 deprecated for future uses.
3772 .. _cxx_for_opencl:
3774 C++ for OpenCL
3775 --------------
3777 Starting from clang 9 kernel code can contain C++17 features: classes, templates,
3778 function overloading, type deduction, etc. Please note that this is not an
3779 implementation of `OpenCL C++
3780 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/specs/2.2/pdf/OpenCL_Cxx.pdf>`_ and
3781 there is no plan to support it in clang in any new releases in the near future.
3783 Clang currently supports C++ for OpenCL 1.0 and 2021.
3784 For detailed information about this language refer to the C++ for OpenCL
3785 Programming Language Documentation available
3786 in `the latest build
3787 <https://www.khronos.org/opencl/assets/CXX_for_OpenCL.html>`_
3788 or in `the official release
3789 <https://github.com/KhronosGroup/OpenCL-Docs/releases/tag/cxxforopencl-docrev2021.12>`_.
3791 To enable the C++ for OpenCL mode, pass one of following command line options when
3792 compiling ``.clcpp`` file:
3794 - C++ for OpenCL 1.0: ``-cl-std=clc++``, ``-cl-std=CLC++``, ``-cl-std=clc++1.0``,
3795   ``-cl-std=CLC++1.0``, ``-std=clc++``, ``-std=CLC++``, ``-std=clc++1.0`` or
3796   ``-std=CLC++1.0``.
3798 - C++ for OpenCL 2021: ``-cl-std=clc++2021``, ``-cl-std=CLC++2021``,
3799   ``-std=clc++2021``, ``-std=CLC++2021``.
3801 Example of use:
3802    .. code-block:: c++
3804      template<class T> T add( T x, T y )
3805      {
3806        return x + y;
3807      }
3809      __kernel void test( __global float* a, __global float* b)
3810      {
3811        auto index = get_global_id(0);
3812        a[index] = add(b[index], b[index+1]);
3813      }
3816    .. code-block:: console
3818      clang -cl-std=clc++1.0 test.clcpp
3819      clang -cl-std=clc++ -c --target=spirv64 test.cl
3822 By default, files with ``.clcpp`` extension are compiled with the C++ for
3823 OpenCL 1.0 mode.
3825    .. code-block:: console
3827      clang test.clcpp
3829 For backward compatibility files with ``.cl`` extensions can also be compiled
3830 in C++ for OpenCL mode but the desirable language mode must be activated with
3831 a flag.
3833    .. code-block:: console
3835      clang -cl-std=clc++ test.cl
3837 Support of C++ for OpenCL 2021 is currently in experimental phase, refer to
3838 :doc:`OpenCLSupport` for more details.
3840 C++ for OpenCL kernel sources can also be compiled online in drivers supporting
3841 `cl_ext_cxx_for_opencl
3842 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/extensions/ext/cl_ext_cxx_for_opencl.html>`_
3843 extension.
3845 Constructing and destroying global objects
3846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3848 Global objects with non-trivial constructors require the constructors to be run
3849 before the first kernel using the global objects is executed. Similarly global
3850 objects with non-trivial destructors require destructor invocation just after
3851 the last kernel using the program objects is executed.
3852 In OpenCL versions earlier than v2.2 there is no support for invoking global
3853 constructors. However, an easy workaround is to manually enqueue the
3854 constructor initialization kernel that has the following name scheme
3855 ``_GLOBAL__sub_I_<compiled file name>``.
3856 This kernel is only present if there are global objects with non-trivial
3857 constructors present in the compiled binary. One way to check this is by
3858 passing ``CL_PROGRAM_KERNEL_NAMES`` to ``clGetProgramInfo`` (OpenCL v2.0
3859 s5.8.7) and then checking whether any kernel name matches the naming scheme of
3860 global constructor initialization kernel above.
3862 Note that if multiple files are compiled and linked into libraries, multiple
3863 kernels that initialize global objects for multiple modules would have to be
3864 invoked.
3866 Applications are currently required to run initialization of global objects
3867 manually before running any kernels in which the objects are used.
3869    .. code-block:: console
3871      clang -cl-std=clc++ test.cl
3873 If there are any global objects to be initialized, the final binary will
3874 contain the ``_GLOBAL__sub_I_test.cl`` kernel to be enqueued.
3876 Note that the manual workaround only applies to objects declared at the
3877 program scope. There is no manual workaround for the construction of static
3878 objects with non-trivial constructors inside functions.
3880 Global destructors can not be invoked manually in the OpenCL v2.0 drivers.
3881 However, all memory used for program scope objects should be released on
3882 ``clReleaseProgram``.
3884 Libraries
3885 ^^^^^^^^^
3886 Limited experimental support of C++ standard libraries for OpenCL is
3887 described in :doc:`OpenCLSupport` page.
3889 .. _target_features:
3891 Target-Specific Features and Limitations
3892 ========================================
3894 CPU Architectures Features and Limitations
3895 ------------------------------------------
3900 The support for X86 (both 32-bit and 64-bit) is considered stable on
3901 Darwin (macOS), Linux, FreeBSD, and Dragonfly BSD: it has been tested
3902 to correctly compile many large C, C++, Objective-C, and Objective-C++
3903 codebases.
3905 On ``x86_64-mingw32``, passing i128(by value) is incompatible with the
3906 Microsoft x64 calling convention. You might need to tweak
3907 ``WinX86_64ABIInfo::classify()`` in lib/CodeGen/Targets/X86.cpp.
3909 For the X86 target, clang supports the `-m16` command line
3910 argument which enables 16-bit code output. This is broadly similar to
3911 using ``asm(".code16gcc")`` with the GNU toolchain. The generated code
3912 and the ABI remains 32-bit but the assembler emits instructions
3913 appropriate for a CPU running in 16-bit mode, with address-size and
3914 operand-size prefixes to enable 32-bit addressing and operations.
3916 Several micro-architecture levels as specified by the x86-64 psABI are defined.
3917 They are cumulative in the sense that features from previous levels are
3918 implicitly included in later levels.
3920 - ``-march=x86-64``: CMOV, CMPXCHG8B, FPU, FXSR, MMX, FXSR, SCE, SSE, SSE2
3921 - ``-march=x86-64-v2``: (close to Nehalem) CMPXCHG16B, LAHF-SAHF, POPCNT, SSE3, SSE4.1, SSE4.2, SSSE3
3922 - ``-march=x86-64-v3``: (close to Haswell) AVX, AVX2, BMI1, BMI2, F16C, FMA, LZCNT, MOVBE, XSAVE
3923 - ``-march=x86-64-v4``: AVX512F, AVX512BW, AVX512CD, AVX512DQ, AVX512VL
3928 The support for ARM (specifically ARMv6 and ARMv7) is considered stable
3929 on Darwin (iOS): it has been tested to correctly compile many large C,
3930 C++, Objective-C, and Objective-C++ codebases. Clang only supports a
3931 limited number of ARM architectures. It does not yet fully support
3932 ARMv5, for example.
3934 PowerPC
3935 ^^^^^^^
3937 The support for PowerPC (especially PowerPC64) is considered stable
3938 on Linux and FreeBSD: it has been tested to correctly compile many
3939 large C and C++ codebases. PowerPC (32bit) is still missing certain
3940 features (e.g. PIC code on ELF platforms).
3942 Other platforms
3943 ^^^^^^^^^^^^^^^
3945 clang currently contains some support for other architectures (e.g. Sparc);
3946 however, significant pieces of code generation are still missing, and they
3947 haven't undergone significant testing.
3949 clang contains limited support for the MSP430 embedded processor, but
3950 both the clang support and the LLVM backend support are highly
3951 experimental.
3953 Other platforms are completely unsupported at the moment. Adding the
3954 minimal support needed for parsing and semantic analysis on a new
3955 platform is quite easy; see ``lib/Basic/Targets.cpp`` in the clang source
3956 tree. This level of support is also sufficient for conversion to LLVM IR
3957 for simple programs. Proper support for conversion to LLVM IR requires
3958 adding code to ``lib/CodeGen/CGCall.cpp`` at the moment; this is likely to
3959 change soon, though. Generating assembly requires a suitable LLVM
3960 backend.
3962 Operating System Features and Limitations
3963 -----------------------------------------
3965 Windows
3966 ^^^^^^^
3968 Clang has experimental support for targeting "Cygming" (Cygwin / MinGW)
3969 platforms.
3971 See also :ref:`Microsoft Extensions <c_ms>`.
3973 Cygwin
3974 """"""
3976 Clang works on Cygwin-1.7.
3978 MinGW32
3979 """""""
3981 Clang works on some mingw32 distributions. Clang assumes directories as
3982 below;
3984 -  ``C:/mingw/include``
3985 -  ``C:/mingw/lib``
3986 -  ``C:/mingw/lib/gcc/mingw32/4.[3-5].0/include/c++``
3988 On MSYS, a few tests might fail.
3990 MinGW-w64
3991 """""""""
3993 For 32-bit (i686-w64-mingw32), and 64-bit (x86\_64-w64-mingw32), Clang
3994 assumes as below;
3996 -  ``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)``
3997 -  ``some_directory/bin/gcc.exe``
3998 -  ``some_directory/bin/clang.exe``
3999 -  ``some_directory/bin/clang++.exe``
4000 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version``
4001 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/x86_64-w64-mingw32``
4002 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/i686-w64-mingw32``
4003 -  ``some_directory/bin/../include/c++/GCC_version/backward``
4004 -  ``some_directory/bin/../x86_64-w64-mingw32/include``
4005 -  ``some_directory/bin/../i686-w64-mingw32/include``
4006 -  ``some_directory/bin/../include``
4008 This directory layout is standard for any toolchain you will find on the
4009 official `MinGW-w64 website <http://mingw-w64.sourceforge.net>`_.
4011 Clang expects the GCC executable "gcc.exe" compiled for
4012 ``i686-w64-mingw32`` (or ``x86_64-w64-mingw32``) to be present on PATH.
4014 `Some tests might fail <https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=9072>`_ on
4015 ``x86_64-w64-mingw32``.
4020 The ``-mdefault-visibility-export-mapping=`` option can be used to control
4021 mapping of default visibility to an explicit shared object export
4022 (i.e. XCOFF exported visibility). Three values are provided for the option:
4024 * ``-mdefault-visibility-export-mapping=none``: no additional export
4025   information is created for entities with default visibility.
4026 * ``-mdefault-visibility-export-mapping=explicit``: mark entities for export
4027   if they have explicit (e.g. via an attribute) default visibility from the
4028   source, including RTTI.
4029 * ``-mdefault-visibility-export-mapping=all``: set XCOFF exported visibility
4030   for all entities with default visibility from any source. This gives a
4031   export behavior similar to ELF platforms where all entities with default
4032   visibility are exported.
4034 .. _spir-v:
4036 SPIR-V support
4037 --------------
4039 Clang supports generation of SPIR-V conformant to `the OpenCL Environment
4040 Specification
4041 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/specs/3.0-unified/html/OpenCL_Env.html>`_.
4043 To generate SPIR-V binaries, Clang uses the external ``llvm-spirv`` tool from the
4044 `SPIRV-LLVM-Translator repo
4045 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-LLVM-Translator>`_.
4047 Prior to the generation of SPIR-V binary with Clang, ``llvm-spirv``
4048 should be built or installed. Please refer to `the following instructions
4049 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-LLVM-Translator#build-instructions>`_
4050 for more details. Clang will expect the ``llvm-spirv`` executable to
4051 be present in the ``PATH`` environment variable. Clang uses ``llvm-spirv``
4052 with `the widely adopted assembly syntax package
4053 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-LLVM-Translator/#build-with-spirv-tools>`_.
4055 `The versioning
4056 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-LLVM-Translator/releases>`_ of
4057 ``llvm-spirv`` is aligned with Clang major releases. The same applies to the
4058 main development branch. It is therefore important to ensure the ``llvm-spirv``
4059 version is in alignment with the Clang version. For troubleshooting purposes
4060 ``llvm-spirv`` can be `tested in isolation
4061 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-LLVM-Translator#test-instructions>`_.
4063 Example usage for OpenCL kernel compilation:
4065    .. code-block:: console
4067      $ clang --target=spirv32 -c test.cl
4068      $ clang --target=spirv64 -c test.cl
4070 Both invocations of Clang will result in the generation of a SPIR-V binary file
4071 `test.o` for 32 bit and 64 bit respectively. This file can be imported
4072 by an OpenCL driver that support SPIR-V consumption or it can be compiled
4073 further by offline SPIR-V consumer tools.
4075 Converting to SPIR-V produced with the optimization levels other than `-O0` is
4076 currently available as an experimental feature and it is not guaranteed to work
4077 in all cases.
4079 Clang also supports integrated generation of SPIR-V without use of ``llvm-spirv``
4080 tool as an experimental feature when ``-fintegrated-objemitter`` flag is passed in
4081 the command line.
4083    .. code-block:: console
4085      $ clang --target=spirv32 -fintegrated-objemitter -c test.cl
4087 Note that only very basic functionality is supported at this point and therefore
4088 it is not suitable for arbitrary use cases. This feature is only enabled when clang
4089 build is configured with ``-DLLVM_EXPERIMENTAL_TARGETS_TO_BUILD=SPIRV`` option.
4091 Linking is done using ``spirv-link`` from `the SPIRV-Tools project
4092 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-Tools#linker>`_. Similar to other external
4093 linkers, Clang will expect ``spirv-link`` to be installed separately and to be
4094 present in the ``PATH`` environment variable. Please refer to `the build and
4095 installation instructions
4096 <https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-Tools#build>`_.
4098    .. code-block:: console
4100      $ clang --target=spirv64 test1.cl test2.cl
4102 More information about the SPIR-V target settings and supported versions of SPIR-V
4103 format can be found in `the SPIR-V target guide
4104 <https://llvm.org/docs/SPIRVUsage.html>`__.
4106 .. _clang-cl:
4108 clang-cl
4109 ========
4111 clang-cl is an alternative command-line interface to Clang, designed for
4112 compatibility with the Visual C++ compiler, cl.exe.
4114 To enable clang-cl to find system headers, libraries, and the linker when run
4115 from the command-line, it should be executed inside a Visual Studio Native Tools
4116 Command Prompt or a regular Command Prompt where the environment has been set
4117 up using e.g. `vcvarsall.bat <https://msdn.microsoft.com/en-us/library/f2ccy3wt.aspx>`_.
4119 clang-cl can also be used from inside Visual Studio by selecting the LLVM
4120 Platform Toolset. The toolset is not part of the installer, but may be installed
4121 separately from the
4122 `Visual Studio Marketplace <https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=LLVMExtensions.llvm-toolchain>`_.
4123 To use the toolset, select a project in Solution Explorer, open its Property
4124 Page (Alt+F7), and in the "General" section of "Configuration Properties"
4125 change "Platform Toolset" to LLVM.  Doing so enables an additional Property
4126 Page for selecting the clang-cl executable to use for builds.
4128 To use the toolset with MSBuild directly, invoke it with e.g.
4129 ``/p:PlatformToolset=LLVM``. This allows trying out the clang-cl toolchain
4130 without modifying your project files.
4132 It's also possible to point MSBuild at clang-cl without changing toolset by
4133 passing ``/p:CLToolPath=c:\llvm\bin /p:CLToolExe=clang-cl.exe``.
4135 When using CMake and the Visual Studio generators, the toolset can be set with the ``-T`` flag:
4137   ::
4139     cmake -G"Visual Studio 16 2019" -T LLVM ..
4141 When using CMake with the Ninja generator, set the ``CMAKE_C_COMPILER`` and
4142 ``CMAKE_CXX_COMPILER`` variables to clang-cl:
4144   ::
4146     cmake -GNinja -DCMAKE_C_COMPILER="c:/Program Files (x86)/LLVM/bin/clang-cl.exe"
4147         -DCMAKE_CXX_COMPILER="c:/Program Files (x86)/LLVM/bin/clang-cl.exe" ..
4150 Command-Line Options
4151 --------------------
4153 To be compatible with cl.exe, clang-cl supports most of the same command-line
4154 options. Those options can start with either ``/`` or ``-``. It also supports
4155 some of Clang's core options, such as the ``-W`` options.
4157 Options that are known to clang-cl, but not currently supported, are ignored
4158 with a warning. For example:
4160   ::
4162     clang-cl.exe: warning: argument unused during compilation: '/AI'
4164 To suppress warnings about unused arguments, use the ``-Qunused-arguments`` option.
4166 Options that are not known to clang-cl will be ignored by default. Use the
4167 ``-Werror=unknown-argument`` option in order to treat them as errors. If these
4168 options are spelled with a leading ``/``, they will be mistaken for a filename:
4170   ::
4172     clang-cl.exe: error: no such file or directory: '/foobar'
4174 Please `file a bug <https://github.com/llvm/llvm-project/issues/new?labels=clang-cl>`_
4175 for any valid cl.exe flags that clang-cl does not understand.
4177 Execute ``clang-cl /?`` to see a list of supported options:
4179   ::
4181     CL.EXE COMPATIBILITY OPTIONS:
4182       /?                      Display available options
4183       /arch:<value>           Set architecture for code generation
4184       /Brepro-                Emit an object file which cannot be reproduced over time
4185       /Brepro                 Emit an object file which can be reproduced over time
4186       /clang:<arg>            Pass <arg> to the clang driver
4187       /C                      Don't discard comments when preprocessing
4188       /c                      Compile only
4189       /d1PP                   Retain macro definitions in /E mode
4190       /d1reportAllClassLayout Dump record layout information
4191       /diagnostics:caret      Enable caret and column diagnostics (on by default)
4192       /diagnostics:classic    Disable column and caret diagnostics
4193       /diagnostics:column     Disable caret diagnostics but keep column info
4194       /D <macro[=value]>      Define macro
4195       /EH<value>              Exception handling model
4196       /EP                     Disable linemarker output and preprocess to stdout
4197       /execution-charset:<value>
4198                               Runtime encoding, supports only UTF-8
4199       /E                      Preprocess to stdout
4200       /FA                     Output assembly code file during compilation
4201       /Fa<file or directory>  Output assembly code to this file during compilation (with /FA)
4202       /Fe<file or directory>  Set output executable file or directory (ends in / or \)
4203       /FI <value>             Include file before parsing
4204       /Fi<file>               Set preprocess output file name (with /P)
4205       /Fo<file or directory>  Set output object file, or directory (ends in / or \) (with /c)
4206       /fp:except-
4207       /fp:except
4208       /fp:fast
4209       /fp:precise
4210       /fp:strict
4211       /Fp<filename>           Set pch filename (with /Yc and /Yu)
4212       /GA                     Assume thread-local variables are defined in the executable
4213       /Gd                     Set __cdecl as a default calling convention
4214       /GF-                    Disable string pooling
4215       /GF                     Enable string pooling (default)
4216       /GR-                    Disable emission of RTTI data
4217       /Gregcall               Set __regcall as a default calling convention
4218       /GR                     Enable emission of RTTI data
4219       /Gr                     Set __fastcall as a default calling convention
4220       /GS-                    Disable buffer security check
4221       /GS                     Enable buffer security check (default)
4222       /Gs                     Use stack probes (default)
4223       /Gs<value>              Set stack probe size (default 4096)
4224       /guard:<value>          Enable Control Flow Guard with /guard:cf,
4225                               or only the table with /guard:cf,nochecks.
4226                               Enable EH Continuation Guard with /guard:ehcont
4227       /Gv                     Set __vectorcall as a default calling convention
4228       /Gw-                    Don't put each data item in its own section
4229       /Gw                     Put each data item in its own section
4230       /GX-                    Disable exception handling
4231       /GX                     Enable exception handling
4232       /Gy-                    Don't put each function in its own section (default)
4233       /Gy                     Put each function in its own section
4234       /Gz                     Set __stdcall as a default calling convention
4235       /help                   Display available options
4236       /imsvc <dir>            Add directory to system include search path, as if part of %INCLUDE%
4237       /I <dir>                Add directory to include search path
4238       /J                      Make char type unsigned
4239       /LDd                    Create debug DLL
4240       /LD                     Create DLL
4241       /link <options>         Forward options to the linker
4242       /MDd                    Use DLL debug run-time
4243       /MD                     Use DLL run-time
4244       /MTd                    Use static debug run-time
4245       /MT                     Use static run-time
4246       /O0                     Disable optimization
4247       /O1                     Optimize for size  (same as /Og     /Os /Oy /Ob2 /GF /Gy)
4248       /O2                     Optimize for speed (same as /Og /Oi /Ot /Oy /Ob2 /GF /Gy)
4249       /Ob0                    Disable function inlining
4250       /Ob1                    Only inline functions which are (explicitly or implicitly) marked inline
4251       /Ob2                    Inline functions as deemed beneficial by the compiler
4252       /Od                     Disable optimization
4253       /Og                     No effect
4254       /Oi-                    Disable use of builtin functions
4255       /Oi                     Enable use of builtin functions
4256       /Os                     Optimize for size
4257       /Ot                     Optimize for speed
4258       /Ox                     Deprecated (same as /Og /Oi /Ot /Oy /Ob2); use /O2 instead
4259       /Oy-                    Disable frame pointer omission (x86 only, default)
4260       /Oy                     Enable frame pointer omission (x86 only)
4261       /O<flags>               Set multiple /O flags at once; e.g. '/O2y-' for '/O2 /Oy-'
4262       /o <file or directory>  Set output file or directory (ends in / or \)
4263       /P                      Preprocess to file
4264       /Qvec-                  Disable the loop vectorization passes
4265       /Qvec                   Enable the loop vectorization passes
4266       /showFilenames-         Don't print the name of each compiled file (default)
4267       /showFilenames          Print the name of each compiled file
4268       /showIncludes           Print info about included files to stderr
4269       /source-charset:<value> Source encoding, supports only UTF-8
4270       /std:<value>            Language standard to compile for
4271       /TC                     Treat all source files as C
4272       /Tc <filename>          Specify a C source file
4273       /TP                     Treat all source files as C++
4274       /Tp <filename>          Specify a C++ source file
4275       /utf-8                  Set source and runtime encoding to UTF-8 (default)
4276       /U <macro>              Undefine macro
4277       /vd<value>              Control vtordisp placement
4278       /vmb                    Use a best-case representation method for member pointers
4279       /vmg                    Use a most-general representation for member pointers
4280       /vmm                    Set the default most-general representation to multiple inheritance
4281       /vms                    Set the default most-general representation to single inheritance
4282       /vmv                    Set the default most-general representation to virtual inheritance
4283       /volatile:iso           Volatile loads and stores have standard semantics
4284       /volatile:ms            Volatile loads and stores have acquire and release semantics
4285       /W0                     Disable all warnings
4286       /W1                     Enable -Wall
4287       /W2                     Enable -Wall
4288       /W3                     Enable -Wall
4289       /W4                     Enable -Wall and -Wextra
4290       /Wall                   Enable -Weverything
4291       /WX-                    Do not treat warnings as errors
4292       /WX                     Treat warnings as errors
4293       /w                      Disable all warnings
4294       /X                      Don't add %INCLUDE% to the include search path
4295       /Y-                     Disable precompiled headers, overrides /Yc and /Yu
4296       /Yc<filename>           Generate a pch file for all code up to and including <filename>
4297       /Yu<filename>           Load a pch file and use it instead of all code up to and including <filename>
4298       /Z7                     Enable CodeView debug information in object files
4299       /Zc:char8_t             Enable C++20 char8_t type
4300       /Zc:char8_t-            Disable C++20 char8_t type
4301       /Zc:dllexportInlines-   Don't dllexport/dllimport inline member functions of dllexport/import classes
4302       /Zc:dllexportInlines    dllexport/dllimport inline member functions of dllexport/import classes (default)
4303       /Zc:sizedDealloc-       Disable C++14 sized global deallocation functions
4304       /Zc:sizedDealloc        Enable C++14 sized global deallocation functions
4305       /Zc:strictStrings       Treat string literals as const
4306       /Zc:threadSafeInit-     Disable thread-safe initialization of static variables
4307       /Zc:threadSafeInit      Enable thread-safe initialization of static variables
4308       /Zc:trigraphs-          Disable trigraphs (default)
4309       /Zc:trigraphs           Enable trigraphs
4310       /Zc:twoPhase-           Disable two-phase name lookup in templates
4311       /Zc:twoPhase            Enable two-phase name lookup in templates
4312       /Zi                     Alias for /Z7. Does not produce PDBs.
4313       /Zl                     Don't mention any default libraries in the object file
4314       /Zp                     Set the default maximum struct packing alignment to 1
4315       /Zp<value>              Specify the default maximum struct packing alignment
4316       /Zs                     Run the preprocessor, parser and semantic analysis stages
4318     OPTIONS:
4319       -###                    Print (but do not run) the commands to run for this compilation
4320       --analyze               Run the static analyzer
4321       -faddrsig               Emit an address-significance table
4322       -fansi-escape-codes     Use ANSI escape codes for diagnostics
4323       -fblocks                Enable the 'blocks' language feature
4324       -fcf-protection=<value> Instrument control-flow architecture protection. Options: return, branch, full, none.
4325       -fcf-protection         Enable cf-protection in 'full' mode
4326       -fcolor-diagnostics     Use colors in diagnostics
4327       -fcomplete-member-pointers
4328                               Require member pointer base types to be complete if they would be significant under the Microsoft ABI
4329       -fcoverage-mapping      Generate coverage mapping to enable code coverage analysis
4330       -fcrash-diagnostics-dir=<dir>
4331                               Put crash-report files in <dir>
4332       -fdebug-macro           Emit macro debug information
4333       -fdelayed-template-parsing
4334                               Parse templated function definitions at the end of the translation unit
4335       -fdiagnostics-absolute-paths
4336                               Print absolute paths in diagnostics
4337       -fdiagnostics-parseable-fixits
4338                               Print fix-its in machine parseable form
4339       -flto=<value>           Set LTO mode to either 'full' or 'thin'
4340       -flto                   Enable LTO in 'full' mode
4341       -fmerge-all-constants   Allow merging of constants
4342       -fms-compatibility-version=<value>
4343                               Dot-separated value representing the Microsoft compiler version
4344                               number to report in _MSC_VER (0 = don't define it (default))
4345       -fms-compatibility      Enable full Microsoft Visual C++ compatibility
4346       -fms-extensions         Accept some non-standard constructs supported by the Microsoft compiler
4347       -fmsc-version=<value>   Microsoft compiler version number to report in _MSC_VER
4348                               (0 = don't define it (default))
4349       -fno-addrsig            Don't emit an address-significance table
4350       -fno-builtin-<value>    Disable implicit builtin knowledge of a specific function
4351       -fno-builtin            Disable implicit builtin knowledge of functions
4352       -fno-complete-member-pointers
4353                               Do not require member pointer base types to be complete if they would be significant under the Microsoft ABI
4354       -fno-coverage-mapping   Disable code coverage analysis
4355       -fno-crash-diagnostics  Disable auto-generation of preprocessed source files and a script for reproduction during a clang crash
4356       -fno-debug-macro        Do not emit macro debug information
4357       -fno-delayed-template-parsing
4358                               Disable delayed template parsing
4359       -fno-sanitize-address-poison-custom-array-cookie
4360                               Disable poisoning array cookies when using custom operator new[] in AddressSanitizer
4361       -fno-sanitize-address-use-after-scope
4362                               Disable use-after-scope detection in AddressSanitizer
4363       -fno-sanitize-address-use-odr-indicator
4364                                Disable ODR indicator globals
4365       -fno-sanitize-ignorelist Don't use ignorelist file for sanitizers
4366       -fno-sanitize-cfi-cross-dso
4367                               Disable control flow integrity (CFI) checks for cross-DSO calls.
4368       -fno-sanitize-coverage=<value>
4369                               Disable specified features of coverage instrumentation for Sanitizers
4370       -fno-sanitize-memory-track-origins
4371                               Disable origins tracking in MemorySanitizer
4372       -fno-sanitize-memory-use-after-dtor
4373                               Disable use-after-destroy detection in MemorySanitizer
4374       -fno-sanitize-recover=<value>
4375                               Disable recovery for specified sanitizers
4376       -fno-sanitize-stats     Disable sanitizer statistics gathering.
4377       -fno-sanitize-thread-atomics
4378                               Disable atomic operations instrumentation in ThreadSanitizer
4379       -fno-sanitize-thread-func-entry-exit
4380                               Disable function entry/exit instrumentation in ThreadSanitizer
4381       -fno-sanitize-thread-memory-access
4382                               Disable memory access instrumentation in ThreadSanitizer
4383       -fno-sanitize-trap=<value>
4384                               Disable trapping for specified sanitizers
4385       -fno-standalone-debug   Limit debug information produced to reduce size of debug binary
4386       -fno-strict-aliasing    Disable optimizations based on strict aliasing rules (default)
4387       -fobjc-runtime=<value>  Specify the target Objective-C runtime kind and version
4388       -fprofile-exclude-files=<value>
4389                               Instrument only functions from files where names don't match all the regexes separated by a semi-colon
4390       -fprofile-filter-files=<value>
4391                               Instrument only functions from files where names match any regex separated by a semi-colon
4392       -fprofile-instr-generate=<file>
4393                               Generate instrumented code to collect execution counts into <file>
4394                               (overridden by LLVM_PROFILE_FILE env var)
4395       -fprofile-instr-generate
4396                               Generate instrumented code to collect execution counts into default.profraw file
4397                               (overridden by '=' form of option or LLVM_PROFILE_FILE env var)
4398       -fprofile-instr-use=<value>
4399                               Use instrumentation data for profile-guided optimization
4400       -fprofile-remapping-file=<file>
4401                               Use the remappings described in <file> to match the profile data against names in the program
4402       -fprofile-list=<file>
4403                               Filename defining the list of functions/files to instrument
4404       -fsanitize-address-field-padding=<value>
4405                               Level of field padding for AddressSanitizer
4406       -fsanitize-address-globals-dead-stripping
4407                               Enable linker dead stripping of globals in AddressSanitizer
4408       -fsanitize-address-poison-custom-array-cookie
4409                               Enable poisoning array cookies when using custom operator new[] in AddressSanitizer
4410       -fsanitize-address-use-after-return=<mode>
4411                               Select the mode of detecting stack use-after-return in AddressSanitizer: never | runtime (default) | always
4412       -fsanitize-address-use-after-scope
4413                               Enable use-after-scope detection in AddressSanitizer
4414       -fsanitize-address-use-odr-indicator
4415                               Enable ODR indicator globals to avoid false ODR violation reports in partially sanitized programs at the cost of an increase in binary size
4416       -fsanitize-ignorelist=<value>
4417                               Path to ignorelist file for sanitizers
4418       -fsanitize-cfi-cross-dso
4419                               Enable control flow integrity (CFI) checks for cross-DSO calls.
4420       -fsanitize-cfi-icall-generalize-pointers
4421                               Generalize pointers in CFI indirect call type signature checks
4422       -fsanitize-coverage=<value>
4423                               Specify the type of coverage instrumentation for Sanitizers
4424       -fsanitize-hwaddress-abi=<value>
4425                               Select the HWAddressSanitizer ABI to target (interceptor or platform, default interceptor)
4426       -fsanitize-memory-track-origins=<value>
4427                               Enable origins tracking in MemorySanitizer
4428       -fsanitize-memory-track-origins
4429                               Enable origins tracking in MemorySanitizer
4430       -fsanitize-memory-use-after-dtor
4431                               Enable use-after-destroy detection in MemorySanitizer
4432       -fsanitize-recover=<value>
4433                               Enable recovery for specified sanitizers
4434       -fsanitize-stats        Enable sanitizer statistics gathering.
4435       -fsanitize-thread-atomics
4436                               Enable atomic operations instrumentation in ThreadSanitizer (default)
4437       -fsanitize-thread-func-entry-exit
4438                               Enable function entry/exit instrumentation in ThreadSanitizer (default)
4439       -fsanitize-thread-memory-access
4440                               Enable memory access instrumentation in ThreadSanitizer (default)
4441       -fsanitize-trap=<value> Enable trapping for specified sanitizers
4442       -fsanitize-undefined-strip-path-components=<number>
4443                               Strip (or keep only, if negative) a given number of path components when emitting check metadata.
4444       -fsanitize=<check>      Turn on runtime checks for various forms of undefined or suspicious
4445                               behavior. See user manual for available checks
4446       -fsplit-lto-unit        Enables splitting of the LTO unit.
4447       -fstandalone-debug      Emit full debug info for all types used by the program
4448       -fstrict-aliasing       Enable optimizations based on strict aliasing rules
4449       -fsyntax-only           Run the preprocessor, parser and semantic analysis stages
4450       -fwhole-program-vtables Enables whole-program vtable optimization. Requires -flto
4451       -gcodeview-ghash        Emit type record hashes in a .debug$H section
4452       -gcodeview              Generate CodeView debug information
4453       -gline-directives-only  Emit debug line info directives only
4454       -gline-tables-only      Emit debug line number tables only
4455       -miamcu                 Use Intel MCU ABI
4456       -mllvm <value>          Additional arguments to forward to LLVM's option processing
4457       -nobuiltininc           Disable builtin #include directories
4458       -Qunused-arguments      Don't emit warning for unused driver arguments
4459       -R<remark>              Enable the specified remark
4460       --target=<value>        Generate code for the given target
4461       --version               Print version information
4462       -v                      Show commands to run and use verbose output
4463       -W<warning>             Enable the specified warning
4464       -Xclang <arg>           Pass <arg> to the clang compiler
4466 The /clang: Option
4467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4469 When clang-cl is run with a set of ``/clang:<arg>`` options, it will gather all
4470 of the ``<arg>`` arguments and process them as if they were passed to the clang
4471 driver. This mechanism allows you to pass flags that are not exposed in the
4472 clang-cl options or flags that have a different meaning when passed to the clang
4473 driver. Regardless of where they appear in the command line, the ``/clang:``
4474 arguments are treated as if they were passed at the end of the clang-cl command
4475 line.
4477 The /Zc:dllexportInlines- Option
4478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4480 This causes the class-level `dllexport` and `dllimport` attributes to not apply
4481 to inline member functions, as they otherwise would. For example, in the code
4482 below `S::foo()` would normally be defined and exported by the DLL, but when
4483 using the ``/Zc:dllexportInlines-`` flag it is not:
4485 .. code-block:: c
4487   struct __declspec(dllexport) S {
4488     void foo() {}
4489   }
4491 This has the benefit that the compiler doesn't need to emit a definition of
4492 `S::foo()` in every translation unit where the declaration is included, as it
4493 would otherwise do to ensure there's a definition in the DLL even if it's not
4494 used there. If the declaration occurs in a header file that's widely used, this
4495 can save significant compilation time and output size. It also reduces the
4496 number of functions exported by the DLL similarly to what
4497 ``-fvisibility-inlines-hidden`` does for shared objects on ELF and Mach-O.
4498 Since the function declaration comes with an inline definition, users of the
4499 library can use that definition directly instead of importing it from the DLL.
4501 Note that the Microsoft Visual C++ compiler does not support this option, and
4502 if code in a DLL is compiled with ``/Zc:dllexportInlines-``, the code using the
4503 DLL must be compiled in the same way so that it doesn't attempt to dllimport
4504 the inline member functions. The reverse scenario should generally work though:
4505 a DLL compiled without this flag (such as a system library compiled with Visual
4506 C++) can be referenced from code compiled using the flag, meaning that the
4507 referencing code will use the inline definitions instead of importing them from
4508 the DLL.
4510 Also note that like when using ``-fvisibility-inlines-hidden``, the address of
4511 `S::foo()` will be different inside and outside the DLL, breaking the C/C++
4512 standard requirement that functions have a unique address.
4514 The flag does not apply to explicit class template instantiation definitions or
4515 declarations, as those are typically used to explicitly provide a single
4516 definition in a DLL, (dllexported instantiation definition) or to signal that
4517 the definition is available elsewhere (dllimport instantiation declaration). It
4518 also doesn't apply to inline members with static local variables, to ensure
4519 that the same instance of the variable is used inside and outside the DLL.
4521 Using this flag can cause problems when inline functions that would otherwise
4522 be dllexported refer to internal symbols of a DLL. For example:
4524 .. code-block:: c
4526   void internal();
4528   struct __declspec(dllimport) S {
4529     void foo() { internal(); }
4530   }
4532 Normally, references to `S::foo()` would use the definition in the DLL from
4533 which it was exported, and which presumably also has the definition of
4534 `internal()`. However, when using ``/Zc:dllexportInlines-``, the inline
4535 definition of `S::foo()` is used directly, resulting in a link error since
4536 `internal()` is not available. Even worse, if there is an inline definition of
4537 `internal()` containing a static local variable, we will now refer to a
4538 different instance of that variable than in the DLL:
4540 .. code-block:: c
4542   inline int internal() { static int x; return x++; }
4544   struct __declspec(dllimport) S {
4545     int foo() { return internal(); }
4546   }
4548 This could lead to very subtle bugs. Using ``-fvisibility-inlines-hidden`` can
4549 lead to the same issue. To avoid it in this case, make `S::foo()` or
4550 `internal()` non-inline, or mark them `dllimport/dllexport` explicitly.
4552 Finding Clang runtime libraries
4553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4555 clang-cl supports several features that require runtime library support:
4557 - Address Sanitizer (ASan): ``-fsanitize=address``
4558 - Undefined Behavior Sanitizer (UBSan): ``-fsanitize=undefined``
4559 - Code coverage: ``-fprofile-instr-generate -fcoverage-mapping``
4560 - Profile Guided Optimization (PGO): ``-fprofile-instr-generate``
4561 - Certain math operations (int128 division) require the builtins library
4563 In order to use these features, the user must link the right runtime libraries
4564 into their program. These libraries are distributed alongside Clang in the
4565 library resource directory. Clang searches for the resource directory by
4566 searching relative to the Clang executable. For example, if LLVM is installed
4567 in ``C:\Program Files\LLVM``, then the profile runtime library will be located
4568 at the path
4569 ``C:\Program Files\LLVM\lib\clang\11.0.0\lib\windows\clang_rt.profile-x86_64.lib``.
4571 For UBSan, PGO, and coverage, Clang will emit object files that auto-link the
4572 appropriate runtime library, but the user generally needs to help the linker
4573 (whether it is ``lld-link.exe`` or MSVC ``link.exe``) find the library resource
4574 directory. Using the example installation above, this would mean passing
4575 ``/LIBPATH:C:\Program Files\LLVM\lib\clang\11.0.0\lib\windows`` to the linker.
4576 If the user links the program with the ``clang`` or ``clang-cl`` drivers, the
4577 driver will pass this flag for them.
4579 If the linker cannot find the appropriate library, it will emit an error like
4580 this::
4582   $ clang-cl -c -fsanitize=undefined t.cpp
4584   $ lld-link t.obj -dll
4585   lld-link: error: could not open 'clang_rt.ubsan_standalone-x86_64.lib': no such file or directory
4586   lld-link: error: could not open 'clang_rt.ubsan_standalone_cxx-x86_64.lib': no such file or directory
4588   $ link t.obj -dll -nologo
4589   LINK : fatal error LNK1104: cannot open file 'clang_rt.ubsan_standalone-x86_64.lib'
4591 To fix the error, add the appropriate ``/libpath:`` flag to the link line.
4593 For ASan, as of this writing, the user is also responsible for linking against
4594 the correct ASan libraries.
4596 If the user is using the dynamic CRT (``/MD``), then they should add
4597 ``clang_rt.asan_dynamic-x86_64.lib`` to the link line as a regular input. For
4598 other architectures, replace x86_64 with the appropriate name here and below.
4600 If the user is using the static CRT (``/MT``), then different runtimes are used
4601 to produce DLLs and EXEs. To link a DLL, pass
4602 ``clang_rt.asan_dll_thunk-x86_64.lib``. To link an EXE, pass
4603 ``-wholearchive:clang_rt.asan-x86_64.lib``.
4605 Windows System Headers and Library Lookup
4606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4608 clang-cl uses a set of different approaches to locate the right system libraries
4609 to link against when building code.  The Windows environment uses libraries from
4610 three distinct sources:
4612 1. Windows SDK
4613 2. UCRT (Universal C Runtime)
4614 3. Visual C++ Tools (VCRuntime)
4616 The Windows SDK provides the import libraries and headers required to build
4617 programs against the Windows system packages.  Underlying the Windows SDK is the
4618 UCRT, the universal C runtime.
4620 This difference is best illustrated by the various headers that one would find
4621 in the different categories.  The WinSDK would contain headers such as
4622 `WinSock2.h` which is part of the Windows API surface, providing the Windows
4623 socketing interfaces for networking.  UCRT provides the C library headers,
4624 including e.g. `stdio.h`.  Finally, the Visual C++ tools provides the underlying
4625 Visual C++ Runtime headers such as `stdint.h` or `crtdefs.h`.
4627 There are various controls that allow the user control over where clang-cl will
4628 locate these headers.  The default behaviour for the Windows SDK and UCRT is as
4629 follows:
4631 1. Consult the command line.
4633     Anything the user specifies is always given precedence.  The following
4634     extensions are part of the clang-cl toolset:
4636     - `/winsysroot:`
4638     The `/winsysroot:` is used as an equivalent to `-sysroot` on Unix
4639     environments.  It allows the control of an alternate location to be treated
4640     as a system root.  When specified, it will be used as the root where the
4641     `Windows Kits` is located.
4643     - `/winsdkversion:`
4644     - `/winsdkdir:`
4646     If `/winsysroot:` is not specified, the `/winsdkdir:` argument is consulted
4647     as a location to identify where the Windows SDK is located.  Contrary to
4648     `/winsysroot:`, `/winsdkdir:` is expected to be the complete path rather
4649     than a root to locate `Windows Kits`.
4651     The `/winsdkversion:` flag allows the user to specify a version identifier
4652     for the SDK to prefer.  When this is specified, no additional validation is
4653     performed and this version is preferred.  If the version is not specified,
4654     the highest detected version number will be used.
4656 2. Consult the environment.
4658     TODO: This is not yet implemented.
4660     This will consult the environment variables:
4662     - `WindowsSdkDir`
4663     - `UCRTVersion`
4665 3. Fallback to the registry.
4667     If no arguments are used to indicate where the SDK is present, and the
4668     compiler is running on Windows, the registry is consulted to locate the
4669     installation.
4671 The Visual C++ Toolset has a slightly more elaborate mechanism for detection.
4673 1. Consult the command line.
4675     - `/winsysroot:`
4677     The `/winsysroot:` is used as an equivalent to `-sysroot` on Unix
4678     environments.  It allows the control of an alternate location to be treated
4679     as a system root.  When specified, it will be used as the root where the
4680     `VC` directory is located.
4682     - `/vctoolsdir:`
4683     - `/vctoolsversion:`
4685     If `/winsysroot:` is not specified, the `/vctoolsdir:` argument is consulted
4686     as a location to identify where the Visual C++ Tools are located.  If
4687     `/vctoolsversion:` is specified, that version is preferred, otherwise, the
4688     highest version detected is used.
4690 2. Consult the environment.
4692     - `/external:[VARIABLE]`
4694       This specifies a user identified environment variable which is treated as
4695       a path delimiter (`;`) separated list of paths to map into `-imsvc`
4696       arguments which are treated as `-isystem`.
4698     - `INCLUDE` and `EXTERNAL_INCLUDE`
4700       The path delimiter (`;`) separated list of paths will be mapped to
4701       `-imsvc` arguments which are treated as `-isystem`.
4703     - `LIB` (indirectly)
4705       The linker `link.exe` or `lld-link.exe` will honour the environment
4706       variable `LIB` which is a path delimiter (`;`) set of paths to consult for
4707       the import libraries to use when linking the final target.
4709     The following environment variables will be consulted and used to form paths
4710     to validate and load content from as appropriate:
4712       - `VCToolsInstallDir`
4713       - `VCINSTALLDIR`
4714       - `Path`
4716 3. Consult `ISetupConfiguration` [Windows Only]
4718     Assuming that the toolchain is built with `USE_MSVC_SETUP_API` defined and
4719     is running on Windows, the Visual Studio COM interface `ISetupConfiguration`
4720     will be used to locate the installation of the MSVC toolset.
4722 4. Fallback to the registry [DEPRECATED]
4724     The registry information is used to help locate the installation as a final
4725     fallback.  This is only possible for pre-VS2017 installations and is
4726     considered deprecated.
4728 Restrictions and Limitations compared to Clang
4729 ----------------------------------------------
4731 Strict Aliasing
4732 ^^^^^^^^^^^^^^^
4734 Strict aliasing (TBAA) is always off by default in clang-cl. Whereas in clang,
4735 strict aliasing is turned on by default for all optimization levels.
4737 To enable LLVM optimizations based on strict aliasing rules (e.g., optimizations
4738 based on type of expressions in C/C++), user will need to explicitly pass
4739 `-fstrict-aliasing` to clang-cl.