[docs] Add LICENSE.txt to the root of the mono-repo
[llvm-project.git] / clang-tools-extra / docs / clang-tidy / Contributing.rst
blob0014bb23aee4ff0217fd59ac6ce839d914d067fc
1 ================
2 Getting Involved
3 ================
5 :program:`clang-tidy` has several own checks and can run Clang static analyzer
6 checks, but its power is in the ability to easily write custom checks.
8 Checks are organized in modules, which can be linked into :program:`clang-tidy`
9 with minimal or no code changes in :program:`clang-tidy`.
11 Checks can plug into the analysis on the preprocessor level using `PPCallbacks`_
12 or on the AST level using `AST Matchers`_. When an error is found, checks can
13 report them in a way similar to how Clang diagnostics work. A fix-it hint can be
14 attached to a diagnostic message.
16 The interface provided by :program:`clang-tidy` makes it easy to write useful
17 and precise checks in just a few lines of code. If you have an idea for a good
18 check, the rest of this document explains how to do this.
20 There are a few tools particularly useful when developing clang-tidy checks:
21   * ``add_new_check.py`` is a script to automate the process of adding a new
22     check, it will create the check, update the CMake file and create a test;
23   * ``rename_check.py`` does what the script name suggests, renames an existing
24     check;
25   * :program:`pp-trace` logs method calls on `PPCallbacks` for a source file
26     and is invaluable in understanding the preprocessor mechanism;
27   * :program:`clang-query` is invaluable for interactive prototyping of AST
28     matchers and exploration of the Clang AST;
29   * `clang-check`_ with the ``-ast-dump`` (and optionally ``-ast-dump-filter``)
30     provides a convenient way to dump AST of a C++ program.
32 If CMake is configured with ``CLANG_TIDY_ENABLE_STATIC_ANALYZER=NO``,
33 :program:`clang-tidy` will not be built with support for the
34 ``clang-analyzer-*`` checks or the ``mpi-*`` checks.
37 .. _AST Matchers: https://clang.llvm.org/docs/LibASTMatchers.html
38 .. _PPCallbacks: https://clang.llvm.org/doxygen/classclang_1_1PPCallbacks.html
39 .. _clang-check: https://clang.llvm.org/docs/ClangCheck.html
42 Choosing the Right Place for your Check
43 ---------------------------------------
45 If you have an idea of a check, you should decide whether it should be
46 implemented as a:
48 + *Clang diagnostic*: if the check is generic enough, targets code patterns that
49   most probably are bugs (rather than style or readability issues), can be
50   implemented effectively and with extremely low false positive rate, it may
51   make a good Clang diagnostic.
53 + *Clang static analyzer check*: if the check requires some sort of control flow
54   analysis, it should probably be implemented as a static analyzer check.
56 + *clang-tidy check* is a good choice for linter-style checks, checks that are
57   related to a certain coding style, checks that address code readability, etc.
60 Preparing your Workspace
61 ------------------------
63 If you are new to LLVM development, you should read the `Getting Started with
64 the LLVM System`_, `Using Clang Tools`_ and `How To Setup Clang Tooling For
65 LLVM`_ documents to check out and build LLVM, Clang and Clang Extra Tools with
66 CMake.
68 Once you are done, change to the ``llvm/clang-tools-extra`` directory, and
69 let's start!
71 .. _Getting Started with the LLVM System: https://llvm.org/docs/GettingStarted.html
72 .. _Using Clang Tools: https://clang.llvm.org/docs/ClangTools.html
73 .. _How To Setup Clang Tooling For LLVM: https://clang.llvm.org/docs/HowToSetupToolingForLLVM.html
75 When you `configure the CMake build <https://llvm.org/docs/GettingStarted.html#local-llvm-configuration>`_,
76 make sure that you enable the ``clang`` and ``clang-tools-extra`` projects to
77 build :program:`clang-tidy`.
78 Because your new check will have associated documentation, you will also want to install
79 `Sphinx <https://www.sphinx-doc.org/en/master/>`_ and enable it in the CMake configuration.
80 To save build time of the core Clang libraries you may want to only enable the ``X86``
81 target in the CMake configuration.
84 The Directory Structure
85 -----------------------
87 :program:`clang-tidy` source code resides in the
88 ``llvm/clang-tools-extra`` directory and is structured as follows:
92   clang-tidy/                       # Clang-tidy core.
93   |-- ClangTidy.h                   # Interfaces for users.
94   |-- ClangTidyCheck.h              # Interfaces for checks.
95   |-- ClangTidyModule.h             # Interface for clang-tidy modules.
96   |-- ClangTidyModuleRegistry.h     # Interface for registering of modules.
97      ...
98   |-- google/                       # Google clang-tidy module.
99   |-+
100     |-- GoogleTidyModule.cpp
101     |-- GoogleTidyModule.h
102           ...
103   |-- llvm/                         # LLVM clang-tidy module.
104   |-+
105     |-- LLVMTidyModule.cpp
106     |-- LLVMTidyModule.h
107           ...
108   |-- objc/                         # Objective-C clang-tidy module.
109   |-+
110     |-- ObjCTidyModule.cpp
111     |-- ObjCTidyModule.h
112           ...
113   |-- tool/                         # Sources of the clang-tidy binary.
114           ...
115   test/clang-tidy/                  # Integration tests.
116       ...
117   unittests/clang-tidy/             # Unit tests.
118   |-- ClangTidyTest.h
119   |-- GoogleModuleTest.cpp
120   |-- LLVMModuleTest.cpp
121   |-- ObjCModuleTest.cpp
122       ...
125 Writing a clang-tidy Check
126 --------------------------
128 So you have an idea of a useful check for :program:`clang-tidy`.
130 First, if you're not familiar with LLVM development, read through the `Getting
131 Started with LLVM`_ document for instructions on setting up your workflow and
132 the `LLVM Coding Standards`_ document to familiarize yourself with the coding
133 style used in the project. For code reviews we mostly use `LLVM Phabricator`_.
135 .. _Getting Started with LLVM: https://llvm.org/docs/GettingStarted.html
136 .. _LLVM Coding Standards: https://llvm.org/docs/CodingStandards.html
137 .. _LLVM Phabricator: https://llvm.org/docs/Phabricator.html
139 Next, you need to decide which module the check belongs to. Modules
140 are located in subdirectories of `clang-tidy/
141 <https://github.com/llvm/llvm-project/tree/main/clang-tools-extra/clang-tidy/>`_
142 and contain checks targeting a certain aspect of code quality (performance,
143 readability, etc.), certain coding style or standard (Google, LLVM, CERT, etc.)
144 or a widely used API (e.g. MPI). Their names are the same as the user-facing
145 check group names described :ref:`above <checks-groups-table>`.
147 After choosing the module and the name for the check, run the
148 ``clang-tidy/add_new_check.py`` script to create the skeleton of the check and
149 plug it to :program:`clang-tidy`. It's the recommended way of adding new checks.
151 If we want to create a `readability-awesome-function-names`, we would run:
153 .. code-block:: console
155   $ clang-tidy/add_new_check.py readability awesome-function-names
158 The ``add_new_check.py`` script will:
159   * create the class for your check inside the specified module's directory and
160     register it in the module and in the build system;
161   * create a lit test file in the ``test/clang-tidy/`` directory;
162   * create a documentation file and include it into the
163     ``docs/clang-tidy/checks/list.rst``.
165 Let's see in more detail at the check class definition:
167 .. code-block:: c++
169   ...
171   #include "../ClangTidyCheck.h"
173   namespace clang {
174   namespace tidy {
175   namespace readability {
177   ...
178   class AwesomeFunctionNamesCheck : public ClangTidyCheck {
179   public:
180     AwesomeFunctionNamesCheck(StringRef Name, ClangTidyContext *Context)
181         : ClangTidyCheck(Name, Context) {}
182     void registerMatchers(ast_matchers::MatchFinder *Finder) override;
183     void check(const ast_matchers::MatchFinder::MatchResult &Result) override;
184   };
186   } // namespace readability
187   } // namespace tidy
188   } // namespace clang
190   ...
192 Constructor of the check receives the ``Name`` and ``Context`` parameters, and
193 must forward them to the ``ClangTidyCheck`` constructor.
195 In our case the check needs to operate on the AST level and it overrides the
196 ``registerMatchers`` and ``check`` methods. If we wanted to analyze code on the
197 preprocessor level, we'd need instead to override the ``registerPPCallbacks``
198 method.
200 In the ``registerMatchers`` method we create an AST Matcher (see `AST Matchers`_
201 for more information) that will find the pattern in the AST that we want to
202 inspect. The results of the matching are passed to the ``check`` method, which
203 can further inspect them and report diagnostics.
205 .. code-block:: c++
207   using namespace ast_matchers;
209   void AwesomeFunctionNamesCheck::registerMatchers(MatchFinder *Finder) {
210     Finder->addMatcher(functionDecl().bind("x"), this);
211   }
213   void AwesomeFunctionNamesCheck::check(const MatchFinder::MatchResult &Result) {
214     const auto *MatchedDecl = Result.Nodes.getNodeAs<FunctionDecl>("x");
215     if (!MatchedDecl->getIdentifier() || MatchedDecl->getName().startswith("awesome_"))
216       return;
217     diag(MatchedDecl->getLocation(), "function %0 is insufficiently awesome")
218         << MatchedDecl
219         << FixItHint::CreateInsertion(MatchedDecl->getLocation(), "awesome_");
220   }
222 (If you want to see an example of a useful check, look at
223 `clang-tidy/google/ExplicitConstructorCheck.h
224 <https://github.com/llvm/llvm-project/blob/main/clang-tools-extra/clang-tidy/google/ExplicitConstructorCheck.h>`_
225 and `clang-tidy/google/ExplicitConstructorCheck.cpp
226 <https://reviews.llvm.org/diffusion/L/browse/clang-tools-extra/trunk/clang-tidy/google/ExplicitConstructorCheck.cpp>`_).
228 If you need to interact with macros or preprocessor directives, you will want to
229 override the method ``registerPPCallbacks``.  The ``add_new_check.py`` script
230 does not generate an override for this method in the starting point for your
231 new check.
233 If your check applies only under a specific set of language options, be sure
234 to override the method ``isLanguageVersionSupported`` to reflect that.
236 Check development tips
237 ----------------------
239 Writing your first check can be a daunting task, particularly if you are unfamiliar
240 with the LLVM and Clang code bases.  Here are some suggestions for orienting yourself
241 in the codebase and working on your check incrementally.
243 Guide to useful documentation
244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
246 Many of the support classes created for LLVM are used by Clang, such as `StringRef
247 <https://llvm.org/docs/ProgrammersManual.html#the-stringref-class>`_
248 and `SmallVector <https://llvm.org/docs/ProgrammersManual.html#llvm-adt-smallvector-h>`_.
249 These and other commonly used classes are described in the `Important and useful LLVM APIs
250 <https://llvm.org/docs/ProgrammersManual.html#important-and-useful-llvm-apis>`_ and
251 `Picking the Right Data Structure for the Task
252 <https://llvm.org/docs/ProgrammersManual.html#picking-the-right-data-structure-for-a-task>`_
253 sections of the `LLVM Programmer's Manual
254 <https://llvm.org/docs/ProgrammersManual.html>`_.  You don't need to memorize all the
255 details of these classes; the generated `doxygen documentation <https://llvm.org/doxygen/>`_
256 has everything if you need it.  In the header `LLVM/ADT/STLExtras.h
257 <https://llvm.org/doxygen/STLExtras_8h.html>`_ you'll find useful versions of the STL
258 algorithms that operate on LLVM containers, such as `llvm::all_of
259 <https://llvm.org/doxygen/STLExtras_8h.html#func-members>`_.
261 Clang is implemented on top of LLVM and introduces its own set of classes that you
262 will interact with while writing your check.  When a check issues diagnostics and
263 fix-its, these are associated with locations in the source code.  Source code locations,
264 source files, ranges of source locations and the `SourceManager
265 <https://clang.llvm.org/doxygen/classclang_1_1SourceManager.html>`_ class provide
266 the mechanisms for describing such locations.  These and
267 other topics are described in the `"Clang" CFE Internals Manual
268 <https://clang.llvm.org/docs/InternalsManual.html>`_.  Whereas the doxygen generated
269 documentation serves as a reference to the internals of Clang, this document serves
270 as a guide to other developers.  Topics in that manual of interest to a check developer
271 are:
273 - `The Clang "Basic" Library
274   <https://clang.llvm.org/docs/InternalsManual.html#the-clang-basic-library>`_ for
275   information about diagnostics, fix-it hints and source locations.
276 - `The Lexer and Preprocessor Library
277   <https://clang.llvm.org/docs/InternalsManual.html#the-lexer-and-preprocessor-library>`_
278   for information about tokens, lexing (transforming characters into tokens) and the
279   preprocessor.
280 - `The AST Library
281   <https://clang.llvm.org/docs/InternalsManual.html#the-lexer-and-preprocessor-library>`_
282   for information about how C++ source statements are represented as an abstract syntax
283   tree (AST).
285 Most checks will interact with C++ source code via the AST.  Some checks will interact
286 with the preprocessor.  The input source file is lexed and preprocessed and then parsed
287 into the AST.  Once the AST is fully constructed, the check is run by applying the check's
288 registered AST matchers against the AST and invoking the check with the set of matched
289 nodes from the AST.  Monitoring the actions of the preprocessor is detached from the
290 AST construction, but a check can collect information during preprocessing for later
291 use by the check when nodes are matched by the AST.
293 Every syntactic (and sometimes semantic) element of the C++ source code is represented by
294 different classes in the AST.  You select the portions of the AST you're interested in
295 by composing AST matcher functions.  You will want to study carefully the `AST Matcher
296 Reference <https://clang.llvm.org/docs/LibASTMatchersReference.html>`_ to understand
297 the relationship between the different matcher functions.
299 Using the Transformer library
300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
302 The Transformer library allows you to write a check that transforms source code by
303 expressing the transformation as a ``RewriteRule``.  The Transformer library provides
304 functions for composing edits to source code to create rewrite rules.  Unless you need
305 to perform low-level source location manipulation, you may want to consider writing your
306 check with the Transformer library.  The `Clang Transformer Tutorial
307 <https://clang.llvm.org/docs/ClangTransformerTutorial.html>`_ describes the Transformer
308 library in detail.
310 To use the Transformer library, make the following changes to the code generated by
311 the ``add_new_check.py`` script:
313 - Include ``../utils/TransformerClangTidyCheck.h`` instead of ``../ClangTidyCheck.h``
314 - Change the base class of your check from ``ClangTidyCheck`` to ``TransformerClangTidyCheck``
315 - Delete the override of the ``registerMatchers`` and ``check`` methods in your check class.
316 - Write a function that creates the ``RewriteRule`` for your check.
317 - Call the function in your check's constructor to pass the rewrite rule to
318   ``TransformerClangTidyCheck``'s constructor.
320 Developing your check incrementally
321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
323 The best way to develop your check is to start with the simple test cases and increase
324 complexity incrementally.  The test file created by the ``add_new_check.py`` script is
325 a starting point for your test cases.  A rough outline of the process looks like this:
327 - Write a test case for your check.
328 - Prototype matchers on the test file using :program:`clang-query`.
329 - Capture the working matchers in the ``registerMatchers`` method.
330 - Issue the necessary diagnostics and fix-its in the ``check`` method.
331 - Add the necessary ``CHECK-MESSAGES`` and ``CHECK-FIXES`` annotations to your
332   test case to validate the diagnostics and fix-its.
333 - Build the target ``check-clang-tool`` to confirm the test passes.
334 - Repeat the process until all aspects of your check are covered by tests.
336 The quickest way to prototype your matcher is to use :program:`clang-query` to
337 interactively build up your matcher.  For complicated matchers, build up a matching
338 expression incrementally and use :program:`clang-query`'s ``let`` command to save named
339 matching expressions to simplify your matcher.  Just like breaking up a huge function
340 into smaller chunks with intention-revealing names can help you understand a complex
341 algorithm, breaking up a matcher into smaller matchers with intention-revealing names
342 can help you understand a complicated matcher.  Once you have a working matcher, the
343 C++ API will be virtually identical to your interactively constructed matcher.  You can
344 use local variables to preserve your intention-revealing names that you applied to
345 nested matchers.
347 Creating private matchers
348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
350 Sometimes you want to match a specific aspect of the AST that isn't provided by the
351 existing AST matchers.  You can create your own private matcher using the same
352 infrastructure as the public matchers.  A private matcher can simplify the processing
353 in your ``check`` method by eliminating complex hand-crafted AST traversal of the
354 matched nodes.  Using the private matcher allows you to select the desired portions
355 of the AST directly in the matcher and refer to it by a bound name in the ``check``
356 method.
358 Unit testing helper code
359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
361 Private custom matchers are a good example of auxiliary support code for your check
362 that can be tested with a unit test.  It will be easier to test your matchers or
363 other support classes by writing a unit test than by writing a ``FileCheck`` integration
364 test.  The ``ASTMatchersTests`` target contains unit tests for the public AST matcher
365 classes and is a good source of testing idioms for matchers.
367 You can build the Clang-tidy unit tests by building the ``ClangTidyTests`` target.
368 Test targets in LLVM and Clang are excluded from the "build all" style action of
369 IDE-based CMake generators, so you need to explicitly build the target for the unit
370 tests to be built.
372 Making your check robust
373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
375 Once you've covered your check with the basic "happy path" scenarios, you'll want to
376 torture your check with as many edge cases as you can cover in order to ensure your
377 check is robust.  Running your check on a large code base, such as Clang/LLVM, is a
378 good way to catch things you forgot to account for in your matchers.  However, the
379 LLVM code base may be insufficient for testing purposes as it was developed against a
380 particular set of coding styles and quality measures.  The larger the corpus of code
381 the check is tested against, the higher confidence the community will have in the
382 check's efficacy and false positive rate.
384 Some suggestions to ensure your check is robust:
386 - Create header files that contain code matched by your check.
387 - Validate that fix-its are properly applied to test header files with
388   :program:`clang-tidy`.  You will need to perform this test manually until
389   automated support for checking messages and fix-its is added to the
390   ``check_clang_tidy.py`` script.
391 - Define macros that contain code matched by your check.
392 - Define template classes that contain code matched by your check.
393 - Define template specializations that contain code matched by your check.
394 - Test your check under both Windows and Linux environments.
395 - Watch out for high false positive rates.  Ideally, a check would have no false
396   positives, but given that matching against an AST is not control- or data flow-
397   sensitive, a number of false positives are expected.  The higher the false
398   positive rate, the less likely the check will be adopted in practice.
399   Mechanisms should be put in place to help the user manage false positives.
400 - There are two primary mechanisms for managing false positives: supporting a
401   code pattern which allows the programmer to silence the diagnostic in an ad
402   hoc manner and check configuration options to control the behavior of the check.
403 - Consider supporting a code pattern to allow the programmer to silence the
404   diagnostic whenever such a code pattern can clearly express the programmer's
405   intent.  For example, allowing an explicit cast to ``void`` to silence an
406   unused variable diagnostic.
407 - Consider adding check configuration options to allow the user to opt into
408   more aggressive checking behavior without burdening users for the common
409   high-confidence cases.
411 Documenting your check
412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
414 The ``add_new_check.py`` script creates entries in the
415 `release notes <https://clang.llvm.org/extra/ReleaseNotes.html>`_, the list of
416 checks and a new file for the check documentation itself.  It is recommended that you
417 have a concise summation of what your check does in a single sentence that is repeated
418 in the release notes, as the first sentence in the doxygen comments in the header file
419 for your check class and as the first sentence of the check documentation.  Avoid the
420 phrase "this check" in your check summation and check documentation.
422 If your check relates to a published coding guideline (C++ Core Guidelines, MISRA, etc.)
423 or style guide, provide links to the relevant guideline or style guide sections in your
424 check documentation.
426 Provide enough examples of the diagnostics and fix-its provided by the check so that a
427 user can easily understand what will happen to their code when the check is run.
428 If there are exceptions or limitations to your check, document them thoroughly.  This
429 will help users understand the scope of the diagnostics and fix-its provided by the check.
431 Building the target ``docs-clang-tools-html`` will run the Sphinx documentation generator
432 and create documentation HTML files in the tools/clang/tools/extra/docs/html directory in
433 your build tree.  Make sure that your check is correctly shown in the release notes and the
434 list of checks.  Make sure that the formatting and structure of your check's documentation
435 looks correct.
438 Registering your Check
439 ----------------------
441 (The ``add_new_check.py`` script takes care of registering the check in an existing
442 module. If you want to create a new module or know the details, read on.)
444 The check should be registered in the corresponding module with a distinct name:
446 .. code-block:: c++
448   class MyModule : public ClangTidyModule {
449    public:
450     void addCheckFactories(ClangTidyCheckFactories &CheckFactories) override {
451       CheckFactories.registerCheck<ExplicitConstructorCheck>(
452           "my-explicit-constructor");
453     }
454   };
456 Now we need to register the module in the ``ClangTidyModuleRegistry`` using a
457 statically initialized variable:
459 .. code-block:: c++
461   static ClangTidyModuleRegistry::Add<MyModule> X("my-module",
462                                                   "Adds my lint checks.");
465 When using LLVM build system, we need to use the following hack to ensure the
466 module is linked into the :program:`clang-tidy` binary:
468 Add this near the ``ClangTidyModuleRegistry::Add<MyModule>`` variable:
470 .. code-block:: c++
472   // This anchor is used to force the linker to link in the generated object file
473   // and thus register the MyModule.
474   volatile int MyModuleAnchorSource = 0;
476 And this to the main translation unit of the :program:`clang-tidy` binary (or
477 the binary you link the ``clang-tidy`` library in)
478 ``clang-tidy/tool/ClangTidyMain.cpp``:
480 .. code-block:: c++
482   // This anchor is used to force the linker to link the MyModule.
483   extern volatile int MyModuleAnchorSource;
484   static int MyModuleAnchorDestination = MyModuleAnchorSource;
487 Configuring Checks
488 ------------------
490 If a check needs configuration options, it can access check-specific options
491 using the ``Options.get<Type>("SomeOption", DefaultValue)`` call in the check
492 constructor. In this case the check should also override the
493 ``ClangTidyCheck::storeOptions`` method to make the options provided by the
494 check discoverable. This method lets :program:`clang-tidy` know which options
495 the check implements and what the current values are (e.g. for the
496 ``-dump-config`` command line option).
498 .. code-block:: c++
500   class MyCheck : public ClangTidyCheck {
501     const unsigned SomeOption1;
502     const std::string SomeOption2;
504   public:
505     MyCheck(StringRef Name, ClangTidyContext *Context)
506       : ClangTidyCheck(Name, Context),
507         SomeOption(Options.get("SomeOption1", -1U)),
508         SomeOption(Options.get("SomeOption2", "some default")) {}
510     void storeOptions(ClangTidyOptions::OptionMap &Opts) override {
511       Options.store(Opts, "SomeOption1", SomeOption1);
512       Options.store(Opts, "SomeOption2", SomeOption2);
513     }
514     ...
516 Assuming the check is registered with the name "my-check", the option can then
517 be set in a ``.clang-tidy`` file in the following way:
519 .. code-block:: yaml
521   CheckOptions:
522     my-check.SomeOption1: 123
523     my-check.SomeOption2: 'some other value'
525 If you need to specify check options on a command line, you can use the inline
526 YAML format:
528 .. code-block:: console
530   $ clang-tidy -config="{CheckOptions: {a: b, x: y}}" ...
533 Testing Checks
534 --------------
536 To run tests for :program:`clang-tidy`, build the ``check-clang-tools`` target.
537 For instance, if you configured your CMake build with the ninja project generator,
538 use the command:
540 .. code-block:: console
542   $ ninja check-clang-tools
544 :program:`clang-tidy` checks can be tested using either unit tests or
545 `lit`_ tests. Unit tests may be more convenient to test complex replacements
546 with strict checks. `Lit`_ tests allow using partial text matching and regular
547 expressions which makes them more suitable for writing compact tests for
548 diagnostic messages.
550 The ``check_clang_tidy.py`` script provides an easy way to test both
551 diagnostic messages and fix-its. It filters out ``CHECK`` lines from the test
552 file, runs :program:`clang-tidy` and verifies messages and fixes with two
553 separate `FileCheck`_ invocations: once with FileCheck's directive
554 prefix set to ``CHECK-MESSAGES``, validating the diagnostic messages,
555 and once with the directive prefix set to ``CHECK-FIXES``, running
556 against the fixed code (i.e., the code after generated fix-its are
557 applied). In particular, ``CHECK-FIXES:`` can be used to check
558 that code was not modified by fix-its, by checking that it is present
559 unchanged in the fixed code. The full set of `FileCheck`_ directives
560 is available (e.g., ``CHECK-MESSAGES-SAME:``, ``CHECK-MESSAGES-NOT:``), though
561 typically the basic ``CHECK`` forms (``CHECK-MESSAGES`` and ``CHECK-FIXES``)
562 are sufficient for clang-tidy tests. Note that the `FileCheck`_
563 documentation mostly assumes the default prefix (``CHECK``), and hence
564 describes the directive as ``CHECK:``, ``CHECK-SAME:``, ``CHECK-NOT:``, etc.
565 Replace ``CHECK`` by either ``CHECK-FIXES`` or ``CHECK-MESSAGES`` for
566 clang-tidy tests.
568 An additional check enabled by ``check_clang_tidy.py`` ensures that
569 if `CHECK-MESSAGES:` is used in a file then every warning or error
570 must have an associated CHECK in that file. Or, you can use ``CHECK-NOTES:``
571 instead, if you want to **also** ensure that all the notes are checked.
573 To use the ``check_clang_tidy.py`` script, put a .cpp file with the
574 appropriate ``RUN`` line in the ``test/clang-tidy`` directory. Use
575 ``CHECK-MESSAGES:`` and ``CHECK-FIXES:`` lines to write checks against
576 diagnostic messages and fixed code.
578 It's advised to make the checks as specific as possible to avoid checks matching
579 to incorrect parts of the input. Use ``[[@LINE+X]]``/``[[@LINE-X]]``
580 substitutions and distinct function and variable names in the test code.
582 Here's an example of a test using the ``check_clang_tidy.py`` script (the full
583 source code is at `test/clang-tidy/checkers/google/readability-casting.cpp`_):
585 .. code-block:: c++
587   // RUN: %check_clang_tidy %s google-readability-casting %t
589   void f(int a) {
590     int b = (int)a;
591     // CHECK-MESSAGES: :[[@LINE-1]]:11: warning: redundant cast to the same type [google-readability-casting]
592     // CHECK-FIXES: int b = a;
593   }
595 To check more than one scenario in the same test file use
596 ``-check-suffix=SUFFIX-NAME`` on ``check_clang_tidy.py`` command line or
597 ``-check-suffixes=SUFFIX-NAME-1,SUFFIX-NAME-2,...``.
598 With ``-check-suffix[es]=SUFFIX-NAME`` you need to replace your ``CHECK-*``
599 directives with ``CHECK-MESSAGES-SUFFIX-NAME`` and ``CHECK-FIXES-SUFFIX-NAME``.
601 Here's an example:
603 .. code-block:: c++
605    // RUN: %check_clang_tidy -check-suffix=USING-A %s misc-unused-using-decls %t -- -- -DUSING_A
606    // RUN: %check_clang_tidy -check-suffix=USING-B %s misc-unused-using-decls %t -- -- -DUSING_B
607    // RUN: %check_clang_tidy %s misc-unused-using-decls %t
608    ...
609    // CHECK-MESSAGES-USING-A: :[[@LINE-8]]:10: warning: using decl 'A' {{.*}}
610    // CHECK-MESSAGES-USING-B: :[[@LINE-7]]:10: warning: using decl 'B' {{.*}}
611    // CHECK-MESSAGES: :[[@LINE-6]]:10: warning: using decl 'C' {{.*}}
612    // CHECK-FIXES-USING-A-NOT: using a::A;$
613    // CHECK-FIXES-USING-B-NOT: using a::B;$
614    // CHECK-FIXES-NOT: using a::C;$
616 There are many dark corners in the C++ language, and it may be difficult to make
617 your check work perfectly in all cases, especially if it issues fix-it hints. The
618 most frequent pitfalls are macros and templates:
620 1. code written in a macro body/template definition may have a different meaning
621    depending on the macro expansion/template instantiation;
622 2. multiple macro expansions/template instantiations may result in the same code
623    being inspected by the check multiple times (possibly, with different
624    meanings, see 1), and the same warning (or a slightly different one) may be
625    issued by the check multiple times; :program:`clang-tidy` will deduplicate
626    _identical_ warnings, but if the warnings are slightly different, all of them
627    will be shown to the user (and used for applying fixes, if any);
628 3. making replacements to a macro body/template definition may be fine for some
629    macro expansions/template instantiations, but easily break some other
630    expansions/instantiations.
632 If you need multiple files to exercise all the aspects of your check, it is
633 recommended you place them in a subdirectory named for the check under the ``Inputs``
634 directory for the module containing your check.  This keeps the test directory from
635 getting cluttered.
637 If you need to validate how your check interacts with system header files, a set
638 of simulated system header files is located in the ``checkers/Inputs/Headers``
639 directory.  The path to this directory is available in a lit test with the variable
640 ``%clang_tidy_headers``.
642 .. _lit: https://llvm.org/docs/CommandGuide/lit.html
643 .. _FileCheck: https://llvm.org/docs/CommandGuide/FileCheck.html
644 .. _test/clang-tidy/checkers/google/readability-casting.cpp: https://github.com/llvm/llvm-project/blob/main/clang-tools-extra/test/clang-tidy/checkers/google/readability-casting.cpp
646 Out-of-tree check plugins
647 -------------------------
649 Developing an out-of-tree check as a plugin largely follows the steps
650 outlined above. The plugin is a shared library whose code lives outside
651 the clang-tidy build system. Build and link this shared library against
652 LLVM as done for other kinds of Clang plugins.
654 The plugin can be loaded by passing `-load` to `clang-tidy` in addition to the
655 names of the checks to enable.
657 .. code-block:: console
659   $ clang-tidy --checks=-*,my-explicit-constructor -list-checks -load myplugin.so
661 There is no expectations regarding ABI and API stability, so the plugin must be
662 compiled against the version of clang-tidy that will be loading the plugin.
664 The plugins can use threads, TLS, or any other facilities available to in-tree
665 code which is accessible from the external headers.
667 Running clang-tidy on LLVM
668 --------------------------
670 To test a check it's best to try it out on a larger code base. LLVM and Clang
671 are the natural targets as you already have the source code around. The most
672 convenient way to run :program:`clang-tidy` is with a compile command database;
673 CMake can automatically generate one, for a description of how to enable it see
674 `How To Setup Clang Tooling For LLVM`_. Once ``compile_commands.json`` is in
675 place and a working version of :program:`clang-tidy` is in ``PATH`` the entire
676 code base can be analyzed with ``clang-tidy/tool/run-clang-tidy.py``. The script
677 executes :program:`clang-tidy` with the default set of checks on every
678 translation unit in the compile command database and displays the resulting
679 warnings and errors. The script provides multiple configuration flags.
681 .. _How To Setup Clang Tooling For LLVM: https://clang.llvm.org/docs/HowToSetupToolingForLLVM.html
684 * The default set of checks can be overridden using the ``-checks`` argument,
685   taking the identical format as :program:`clang-tidy` does. For example
686   ``-checks=-*,modernize-use-override`` will run the ``modernize-use-override``
687   check only.
689 * To restrict the files examined you can provide one or more regex arguments
690   that the file names are matched against.
691   ``run-clang-tidy.py clang-tidy/.*Check\.cpp`` will only analyze clang-tidy
692   checks. It may also be necessary to restrict the header files that warnings
693   are displayed from using the ``-header-filter`` flag. It has the same behavior
694   as the corresponding :program:`clang-tidy` flag.
696 * To apply suggested fixes ``-fix`` can be passed as an argument. This gathers
697   all changes in a temporary directory and applies them. Passing ``-format``
698   will run clang-format over changed lines.
701 On checks profiling
702 -------------------
704 :program:`clang-tidy` can collect per-check profiling info, and output it
705 for each processed source file (translation unit).
707 To enable profiling info collection, use the ``-enable-check-profile`` argument.
708 The timings will be output to ``stderr`` as a table. Example output:
710 .. code-block:: console
712   $ clang-tidy -enable-check-profile -checks=-*,readability-function-size source.cpp
713   ===-------------------------------------------------------------------------===
714                             clang-tidy checks profiling
715   ===-------------------------------------------------------------------------===
716     Total Execution Time: 1.0282 seconds (1.0258 wall clock)
718      ---User Time---   --System Time--   --User+System--   ---Wall Time---  --- Name ---
719      0.9136 (100.0%)   0.1146 (100.0%)   1.0282 (100.0%)   1.0258 (100.0%)  readability-function-size
720      0.9136 (100.0%)   0.1146 (100.0%)   1.0282 (100.0%)   1.0258 (100.0%)  Total
722 It can also store that data as JSON files for further processing. Example output:
724 .. code-block:: console
726   $ clang-tidy -enable-check-profile -store-check-profile=. -checks=-*,readability-function-size source.cpp
727   $ # Note that there won't be timings table printed to the console.
728   $ ls /tmp/out/
729   20180516161318717446360-source.cpp.json
730   $ cat 20180516161318717446360-source.cpp.json
731   {
732   "file": "/path/to/source.cpp",
733   "timestamp": "2018-05-16 16:13:18.717446360",
734   "profile": {
735     "time.clang-tidy.readability-function-size.wall": 1.0421266555786133e+00,
736     "time.clang-tidy.readability-function-size.user": 9.2088400000005421e-01,
737     "time.clang-tidy.readability-function-size.sys": 1.2418899999999974e-01
738   }
739   }
741 There is only one argument that controls profile storage:
743 * ``-store-check-profile=<prefix>``
745   By default reports are printed in tabulated format to stderr. When this option
746   is passed, these per-TU profiles are instead stored as JSON.
747   If the prefix is not an absolute path, it is considered to be relative to the
748   directory from where you have run :program:`clang-tidy`. All ``.`` and ``..``
749   patterns in the path are collapsed, and symlinks are resolved.
751   Example:
752   Let's suppose you have a source file named ``example.cpp``, located in the
753   ``/source`` directory. Only the input filename is used, not the full path
754   to the source file. Additionally, it is prefixed with the current timestamp.
756   * If you specify ``-store-check-profile=/tmp``, then the profile will be saved
757     to ``/tmp/<ISO8601-like timestamp>-example.cpp.json``
759   * If you run :program:`clang-tidy` from within ``/foo`` directory, and specify
760     ``-store-check-profile=.``, then the profile will still be saved to
761     ``/foo/<ISO8601-like timestamp>-example.cpp.json``