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2 LibTooling
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5 LibTooling is a library to support writing standalone tools based on Clang.
6 This document will provide a basic walkthrough of how to write a tool using
7 LibTooling.
9 For the information on how to setup Clang Tooling for LLVM see
10 :doc:`HowToSetupToolingForLLVM`
12 Introduction
13 ------------
15 Tools built with LibTooling, like Clang Plugins, run ``FrontendActions`` over
16 code.
18 ..  See FIXME for a tutorial on how to write FrontendActions.
20 In this tutorial, we'll demonstrate the different ways of running Clang's
21 ``SyntaxOnlyAction``, which runs a quick syntax check, over a bunch of code.
23 Parsing a code snippet in memory
24 --------------------------------
26 If you ever wanted to run a ``FrontendAction`` over some sample code, for
27 example to unit test parts of the Clang AST, ``runToolOnCode`` is what you
28 looked for.  Let me give you an example:
30 .. code-block:: c++
32   #include "clang/Tooling/Tooling.h"
34   TEST(runToolOnCode, CanSyntaxCheckCode) {
35     // runToolOnCode returns whether the action was correctly run over the
36     // given code.
37     EXPECT_TRUE(runToolOnCode(std::make_unique<clang::SyntaxOnlyAction>(), "class X {};"));
38   }
40 Writing a standalone tool
41 -------------------------
43 Once you unit tested your ``FrontendAction`` to the point where it cannot
44 possibly break, it's time to create a standalone tool.  For a standalone tool
45 to run clang, it first needs to figure out what command line arguments to use
46 for a specified file.  To that end we create a ``CompilationDatabase``.  There
47 are different ways to create a compilation database, and we need to support all
48 of them depending on command-line options.  There's the ``CommonOptionsParser``
49 class that takes the responsibility to parse command-line parameters related to
50 compilation databases and inputs, so that all tools share the implementation.
52 Parsing common tools options
53 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
55 ``CompilationDatabase`` can be read from a build directory or the command line.
56 Using ``CommonOptionsParser`` allows for explicit specification of a compile
57 command line, specification of build path using the ``-p`` command-line option,
58 and automatic location of the compilation database using source files paths.
60 .. code-block:: c++
62   #include "clang/Tooling/CommonOptionsParser.h"
63   #include "llvm/Support/CommandLine.h"
65   using namespace clang::tooling;
67   // Apply a custom category to all command-line options so that they are the
68   // only ones displayed.
69   static llvm::cl::OptionCategory MyToolCategory("my-tool options");
71   int main(int argc, const char **argv) {
72     // CommonOptionsParser constructor will parse arguments and create a
73     // CompilationDatabase.  In case of error it will terminate the program.
74     CommonOptionsParser OptionsParser(argc, argv, MyToolCategory);
76     // Use OptionsParser.getCompilations() and OptionsParser.getSourcePathList()
77     // to retrieve CompilationDatabase and the list of input file paths.
78   }
80 Creating and running a ClangTool
81 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
83 Once we have a ``CompilationDatabase``, we can create a ``ClangTool`` and run
84 our ``FrontendAction`` over some code.  For example, to run the
85 ``SyntaxOnlyAction`` over the files "a.cc" and "b.cc" one would write:
87 .. code-block:: c++
89   // A clang tool can run over a number of sources in the same process...
90   std::vector<std::string> Sources;
91   Sources.push_back("a.cc");
92   Sources.push_back("b.cc");
94   // We hand the CompilationDatabase we created and the sources to run over into
95   // the tool constructor.
96   ClangTool Tool(OptionsParser.getCompilations(), Sources);
98   // The ClangTool needs a new FrontendAction for each translation unit we run
99   // on.  Thus, it takes a FrontendActionFactory as parameter.  To create a
100   // FrontendActionFactory from a given FrontendAction type, we call
101   // newFrontendActionFactory<clang::SyntaxOnlyAction>().
102   int result = Tool.run(newFrontendActionFactory<clang::SyntaxOnlyAction>().get());
104 Putting it together --- the first tool
105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
107 Now we combine the two previous steps into our first real tool.  A more advanced
108 version of this example tool is also checked into the clang tree at
109 ``tools/clang-check/ClangCheck.cpp``.
111 .. code-block:: c++
113   // Declares clang::SyntaxOnlyAction.
114   #include "clang/Frontend/FrontendActions.h"
115   #include "clang/Tooling/CommonOptionsParser.h"
116   #include "clang/Tooling/Tooling.h"
117   // Declares llvm::cl::extrahelp.
118   #include "llvm/Support/CommandLine.h"
120   using namespace clang::tooling;
121   using namespace llvm;
123   // Apply a custom category to all command-line options so that they are the
124   // only ones displayed.
125   static cl::OptionCategory MyToolCategory("my-tool options");
127   // CommonOptionsParser declares HelpMessage with a description of the common
128   // command-line options related to the compilation database and input files.
129   // It's nice to have this help message in all tools.
130   static cl::extrahelp CommonHelp(CommonOptionsParser::HelpMessage);
132   // A help message for this specific tool can be added afterwards.
133   static cl::extrahelp MoreHelp("\nMore help text...\n");
135   int main(int argc, const char **argv) {
136     CommonOptionsParser OptionsParser(argc, argv, MyToolCategory);
137     ClangTool Tool(OptionsParser.getCompilations(),
138                    OptionsParser.getSourcePathList());
139     return Tool.run(newFrontendActionFactory<clang::SyntaxOnlyAction>().get());
140   }
142 Running the tool on some code
143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
145 When you check out and build clang, clang-check is already built and available
146 to you in bin/clang-check inside your build directory.
148 You can run clang-check on a file in the llvm repository by specifying all the
149 needed parameters after a "``--``" separator:
151 .. code-block:: bash
153   $ cd /path/to/source/llvm
154   $ export BD=/path/to/build/llvm
155   $ $BD/bin/clang-check tools/clang/tools/clang-check/ClangCheck.cpp -- \
156         clang++ -D__STDC_CONSTANT_MACROS -D__STDC_LIMIT_MACROS \
157         -Itools/clang/include -I$BD/include -Iinclude \
158         -Itools/clang/lib/Headers -c
160 As an alternative, you can also configure cmake to output a compile command
161 database into its build directory:
163 .. code-block:: bash
165   # Alternatively to calling cmake, use ccmake, toggle to advanced mode and
166   # set the parameter CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS from the UI.
167   $ cmake -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON .
169 This creates a file called ``compile_commands.json`` in the build directory.
170 Now you can run :program:`clang-check` over files in the project by specifying
171 the build path as first argument and some source files as further positional
172 arguments:
174 .. code-block:: bash
176   $ cd /path/to/source/llvm
177   $ export BD=/path/to/build/llvm
178   $ $BD/bin/clang-check -p $BD tools/clang/tools/clang-check/ClangCheck.cpp
181 .. _libtooling_builtin_includes:
183 Builtin includes
184 ^^^^^^^^^^^^^^^^
186 Clang tools need their builtin headers and search for them the same way Clang
187 does.  Thus, the default location to look for builtin headers is in a path
188 ``$(dirname /path/to/tool)/../lib/clang/3.3/include`` relative to the tool
189 binary.  This works out-of-the-box for tools running from llvm's toplevel
190 binary directory after building clang-resource-headers, or if the tool is
191 running from the binary directory of a clang install next to the clang binary.
193 Tips: if your tool fails to find ``stddef.h`` or similar headers, call the tool
194 with ``-v`` and look at the search paths it looks through.
196 Linking
197 ^^^^^^^
199 For a list of libraries to link, look at one of the tools' CMake files (for
200 example `clang-check/CMakeList.txt
201 <https://github.com/llvm/llvm-project/blob/main/clang/tools/clang-check/CMakeLists.txt>`_).