Import gcc-4.7.2 to new vendor branch
[dragonfly.git] / contrib / gcc-4.7 / gcc / doc / plugins.texi
1 @c Copyright (c) 2009, 2010 Free Software Foundation, Inc.
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @node Plugins
7 @chapter Plugins
8 @cindex Plugins
9
10 @section Loading Plugins
11
12 Plugins are supported on platforms that support @option{-ldl
13 -rdynamic}.  They are loaded by the compiler using @code{dlopen}
14 and invoked at pre-determined locations in the compilation
15 process.
16
17 Plugins are loaded with
18
19 @option{-fplugin=/path/to/@var{name}.so} @option{-fplugin-arg-@var{name}-@var{key1}[=@var{value1}]}
20
21 The plugin arguments are parsed by GCC and passed to respective
22 plugins as key-value pairs. Multiple plugins can be invoked by
23 specifying multiple @option{-fplugin} arguments.
24
25 A plugin can be simply given by its short name (no dots or
26 slashes). When simply passing @option{-fplugin=@var{name}}, the plugin is
27 loaded from the @file{plugin} directory, so @option{-fplugin=@var{name}} is
28 the same as @option{-fplugin=`gcc -print-file-name=plugin`/@var{name}.so},
29 using backquote shell syntax to query the @file{plugin} directory.
30
31 @section Plugin API
32
33 Plugins are activated by the compiler at specific events as defined in
34 @file{gcc-plugin.h}.  For each event of interest, the plugin should
35 call @code{register_callback} specifying the name of the event and
36 address of the callback function that will handle that event.
37
38 The header @file{gcc-plugin.h} must be the first gcc header to be included.
39
40 @subsection Plugin license check
41
42 Every plugin should define the global symbol @code{plugin_is_GPL_compatible}
43 to assert that it has been licensed under a GPL-compatible license.
44 If this symbol does not exist, the compiler will emit a fatal error
45 and exit with the error message:
46
47 @smallexample
48 fatal error: plugin @var{name} is not licensed under a GPL-compatible license
49 @var{name}: undefined symbol: plugin_is_GPL_compatible
50 compilation terminated
51 @end smallexample
52
53 The declared type of the symbol should be int, to match a forward declaration
54 in @file{gcc-plugin.h} that suppresses C++ mangling.  It does not need to be in
55 any allocated section, though.  The compiler merely asserts that
56 the symbol exists in the global scope.  Something like this is enough:
57
58 @smallexample
59 int plugin_is_GPL_compatible;
60 @end smallexample
61
62 @subsection Plugin initialization
63
64 Every plugin should export a function called @code{plugin_init} that
65 is called right after the plugin is loaded. This function is
66 responsible for registering all the callbacks required by the plugin
67 and do any other required initialization.
68
69 This function is called from @code{compile_file} right before invoking
70 the parser.  The arguments to @code{plugin_init} are:
71
72 @itemize @bullet
73 @item @code{plugin_info}: Plugin invocation information.
74 @item @code{version}: GCC version.
75 @end itemize
76
77 The @code{plugin_info} struct is defined as follows:
78
79 @smallexample
80 struct plugin_name_args
81 @{
82   char *base_name;              /* Short name of the plugin
83                                    (filename without .so suffix). */
84   const char *full_name;        /* Path to the plugin as specified with
85                                    -fplugin=. */
86   int argc;                     /* Number of arguments specified with
87                                    -fplugin-arg-.... */
88   struct plugin_argument *argv; /* Array of ARGC key-value pairs. */
89   const char *version;          /* Version string provided by plugin. */
90   const char *help;             /* Help string provided by plugin. */
91 @}
92 @end smallexample
93
94 If initialization fails, @code{plugin_init} must return a non-zero
95 value.  Otherwise, it should return 0.
96
97 The version of the GCC compiler loading the plugin is described by the
98 following structure:
99
100 @smallexample
101 struct plugin_gcc_version
102 @{
103   const char *basever;
104   const char *datestamp;
105   const char *devphase;
106   const char *revision;
107   const char *configuration_arguments;
108 @};
109 @end smallexample
110
111 The function @code{plugin_default_version_check} takes two pointers to
112 such structure and compare them field by field. It can be used by the
113 plugin's @code{plugin_init} function.
114
115 The version of GCC used to compile the plugin can be found in the symbol
116 @code{gcc_version} defined in the header @file{plugin-version.h}. The
117 recommended version check to perform looks like
118
119 @smallexample
120 #include "plugin-version.h"
121 ...
122
123 int
124 plugin_init (struct plugin_name_args *plugin_info,
125              struct plugin_gcc_version *version)
126 @{
127   if (!plugin_default_version_check (version, &gcc_version))
128     return 1;
129
130 @}
131 @end smallexample
132
133 but you can also check the individual fields if you want a less strict check.
134
135 @subsection Plugin callbacks
136
137 Callback functions have the following prototype:
138
139 @smallexample
140 /* The prototype for a plugin callback function.
141      gcc_data  - event-specific data provided by GCC
142      user_data - plugin-specific data provided by the plug-in.  */
143 typedef void (*plugin_callback_func)(void *gcc_data, void *user_data);
144 @end smallexample
145
146 Callbacks can be invoked at the following pre-determined events:
147
148
149 @smallexample
150 enum plugin_event
151 @{
152   PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP,    /* To hook into pass manager.  */
153   PLUGIN_FINISH_TYPE,           /* After finishing parsing a type.  */
154   PLUGIN_FINISH_DECL,           /* After finishing parsing a declaration. */
155   PLUGIN_FINISH_UNIT,           /* Useful for summary processing.  */
156   PLUGIN_PRE_GENERICIZE,        /* Allows to see low level AST in C and C++ frontends.  */
157   PLUGIN_FINISH,                /* Called before GCC exits.  */
158   PLUGIN_INFO,                  /* Information about the plugin. */
159   PLUGIN_GGC_START,             /* Called at start of GCC Garbage Collection. */
160   PLUGIN_GGC_MARKING,           /* Extend the GGC marking. */
161   PLUGIN_GGC_END,               /* Called at end of GGC. */
162   PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS,    /* Register an extra GGC root table. */
163   PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES,   /* Register an extra GGC cache table. */
164   PLUGIN_ATTRIBUTES,            /* Called during attribute registration */
165   PLUGIN_START_UNIT,            /* Called before processing a translation unit.  */
166   PLUGIN_PRAGMAS,               /* Called during pragma registration. */
167   /* Called before first pass from all_passes.  */
168   PLUGIN_ALL_PASSES_START,
169   /* Called after last pass from all_passes.  */
170   PLUGIN_ALL_PASSES_END,
171   /* Called before first ipa pass.  */
172   PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_START,
173   /* Called after last ipa pass.  */
174   PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_END,
175   /* Allows to override pass gate decision for current_pass.  */
176   PLUGIN_OVERRIDE_GATE,
177   /* Called before executing a pass.  */
178   PLUGIN_PASS_EXECUTION,
179   /* Called before executing subpasses of a GIMPLE_PASS in
180      execute_ipa_pass_list.  */
181   PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_START,
182   /* Called after executing subpasses of a GIMPLE_PASS in
183      execute_ipa_pass_list.  */
184   PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_END,
185   /* Called when a pass is first instantiated.  */
186   PLUGIN_NEW_PASS,
187
188   PLUGIN_EVENT_FIRST_DYNAMIC    /* Dummy event used for indexing callback
189                                    array.  */
190 @};
191 @end smallexample
192
193 In addition, plugins can also look up the enumerator of a named event,
194 and / or generate new events dynamically, by calling the function
195 @code{get_named_event_id}.
196
197 To register a callback, the plugin calls @code{register_callback} with
198 the arguments:
199
200 @itemize
201 @item @code{char *name}: Plugin name.
202 @item @code{int event}: The event code.
203 @item @code{plugin_callback_func callback}: The function that handles @code{event}.
204 @item @code{void *user_data}: Pointer to plugin-specific data.
205 @end itemize
206
207 For the PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP, PLUGIN_INFO, PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS
208 and PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES pseudo-events the @code{callback} should be
209 null, and the @code{user_data} is specific.
210
211 When the PLUGIN_PRAGMAS event is triggered (with a null
212 pointer as data from GCC), plugins may register their own pragmas
213 using functions like @code{c_register_pragma} or
214 @code{c_register_pragma_with_expansion}.
215
216 @section Interacting with the pass manager
217
218 There needs to be a way to add/reorder/remove passes dynamically. This
219 is useful for both analysis plugins (plugging in after a certain pass
220 such as CFG or an IPA pass) and optimization plugins.
221
222 Basic support for inserting new passes or replacing existing passes is
223 provided. A plugin registers a new pass with GCC by calling
224 @code{register_callback} with the @code{PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP}
225 event and a pointer to a @code{struct register_pass_info} object defined as follows
226
227 @smallexample
228 enum pass_positioning_ops
229 @{
230   PASS_POS_INSERT_AFTER,  // Insert after the reference pass.
231   PASS_POS_INSERT_BEFORE, // Insert before the reference pass.
232   PASS_POS_REPLACE        // Replace the reference pass.
233 @};
234
235 struct register_pass_info
236 @{
237   struct opt_pass *pass;            /* New pass provided by the plugin.  */
238   const char *reference_pass_name;  /* Name of the reference pass for hooking
239                                        up the new pass.  */
240   int ref_pass_instance_number;     /* Insert the pass at the specified
241                                        instance number of the reference pass.  */
242                                     /* Do it for every instance if it is 0.  */
243   enum pass_positioning_ops pos_op; /* how to insert the new pass.  */
244 @};
245
246
247 /* Sample plugin code that registers a new pass.  */
248 int
249 plugin_init (struct plugin_name_args *plugin_info,
250              struct plugin_gcc_version *version)
251 @{
252   struct register_pass_info pass_info;
253
254   ...
255
256   /* Code to fill in the pass_info object with new pass information.  */
257
258   ...
259
260   /* Register the new pass.  */
261   register_callback (plugin_info->base_name, PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP, NULL, &pass_info);
262
263   ...
264 @}
265 @end smallexample
266
267
268 @section Interacting with the GCC Garbage Collector
269
270 Some plugins may want to be informed when GGC (the GCC Garbage
271 Collector) is running. They can register callbacks for the
272 @code{PLUGIN_GGC_START} and @code{PLUGIN_GGC_END} events (for which
273 the callback is called with a null @code{gcc_data}) to be notified of
274 the start or end of the GCC garbage collection.
275
276 Some plugins may need to have GGC mark additional data. This can be
277 done by registering a callback (called with a null @code{gcc_data})
278 for the @code{PLUGIN_GGC_MARKING} event. Such callbacks can call the
279 @code{ggc_set_mark} routine, preferably thru the @code{ggc_mark} macro
280 (and conversely, these routines should usually not be used in plugins
281 outside of the @code{PLUGIN_GGC_MARKING} event).
282
283 Some plugins may need to add extra GGC root tables, e.g. to handle their own
284 @code{GTY}-ed data. This can be done with the @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS}
285 pseudo-event with a null callback and the extra root table (of type @code{struct
286 ggc_root_tab*}) as @code{user_data}.  Plugins that want to use the
287 @code{if_marked} hash table option can add the extra GGC cache tables generated
288 by @code{gengtype} using the @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES} pseudo-event with
289 a null callback and the extra cache table (of type @code{struct ggc_cache_tab*})
290 as @code{user_data}.  Running the @code{gengtype -p @var{source-dir}
291 @var{file-list} @var{plugin*.c} ...} utility generates these extra root tables.
292
293 You should understand the details of memory management inside GCC
294 before using @code{PLUGIN_GGC_MARKING}, @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS}
295 or @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES}.
296
297
298 @section Giving information about a plugin
299
300 A plugin should give some information to the user about itself. This
301 uses the following structure:
302
303 @smallexample
304 struct plugin_info
305 @{
306   const char *version;
307   const char *help;
308 @};
309 @end smallexample
310
311 Such a structure is passed as the @code{user_data} by the plugin's
312 init routine using @code{register_callback} with the
313 @code{PLUGIN_INFO} pseudo-event and a null callback.
314
315 @section Registering custom attributes or pragmas
316
317 For analysis (or other) purposes it is useful to be able to add custom
318 attributes or pragmas.
319
320 The @code{PLUGIN_ATTRIBUTES} callback is called during attribute
321 registration. Use the @code{register_attribute} function to register
322 custom attributes.
323
324 @smallexample
325 /* Attribute handler callback */
326 static tree
327 handle_user_attribute (tree *node, tree name, tree args,
328                        int flags, bool *no_add_attrs)
329 @{
330   return NULL_TREE;
331 @}
332
333 /* Attribute definition */
334 static struct attribute_spec user_attr =
335   @{ "user", 1, 1, false,  false, false, handle_user_attribute, false @};
336
337 /* Plugin callback called during attribute registration.
338 Registered with register_callback (plugin_name, PLUGIN_ATTRIBUTES, register_attributes, NULL)
339 */
340 static void
341 register_attributes (void *event_data, void *data)
342 @{
343   warning (0, G_("Callback to register attributes"));
344   register_attribute (&user_attr);
345 @}
346
347 @end smallexample
348
349
350 The @code{PLUGIN_PRAGMAS} callback is called during pragmas
351 registration. Use the @code{c_register_pragma} or
352 @code{c_register_pragma_with_expansion} functions to register custom
353 pragmas.
354
355 @smallexample
356 /* Plugin callback called during pragmas registration. Registered with
357      register_callback (plugin_name, PLUGIN_PRAGMAS,
358                         register_my_pragma, NULL);
359 */
360 static void
361 register_my_pragma (void *event_data, void *data)
362 @{
363   warning (0, G_("Callback to register pragmas"));
364   c_register_pragma ("GCCPLUGIN", "sayhello", handle_pragma_sayhello);
365 @}
366 @end smallexample
367
368 It is suggested to pass @code{"GCCPLUGIN"} (or a short name identifying
369 your plugin) as the ``space'' argument of your pragma.
370
371
372 @section Recording information about pass execution
373
374 The event PLUGIN_PASS_EXECUTION passes the pointer to the executed pass
375 (the same as current_pass) as @code{gcc_data} to the callback.  You can also
376 inspect cfun to find out about which function this pass is executed for.
377 Note that this event will only be invoked if the gate check (if
378 applicable, modified by PLUGIN_OVERRIDE_GATE) succeeds.
379 You can use other hooks, like @code{PLUGIN_ALL_PASSES_START},
380 @code{PLUGIN_ALL_PASSES_END}, @code{PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_START},
381 @code{PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_END}, @code{PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_START},
382 and/or @code{PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_END} to manipulate global state
383 in your plugin(s) in order to get context for the pass execution.
384
385
386 @section Controlling which passes are being run
387
388 After the original gate function for a pass is called, its result
389 - the gate status - is stored as an integer.
390 Then the event @code{PLUGIN_OVERRIDE_GATE} is invoked, with a pointer
391 to the gate status in the @code{gcc_data} parameter to the callback function.
392 A nonzero value of the gate status means that the pass is to be executed.
393 You can both read and write the gate status via the passed pointer.
394
395
396 @section Keeping track of available passes
397
398 When your plugin is loaded, you can inspect the various
399 pass lists to determine what passes are available.  However, other
400 plugins might add new passes.  Also, future changes to GCC might cause
401 generic passes to be added after plugin loading.
402 When a pass is first added to one of the pass lists, the event
403 @code{PLUGIN_NEW_PASS} is invoked, with the callback parameter
404 @code{gcc_data} pointing to the new pass.
405
406
407 @section Building GCC plugins
408
409 If plugins are enabled, GCC installs the headers needed to build a
410 plugin (somewhere in the installation tree, e.g. under
411 @file{/usr/local}).  In particular a @file{plugin/include} directory
412 is installed, containing all the header files needed to build plugins.
413
414 On most systems, you can query this @code{plugin} directory by
415 invoking @command{gcc -print-file-name=plugin} (replace if needed
416 @command{gcc} with the appropriate program path).
417
418 Inside plugins, this @code{plugin} directory name can be queried by
419 calling @code{default_plugin_dir_name ()}.
420
421 Plugins may know, when they are compiled, the GCC version for which
422 @file{plugin-version.h} is provided.  The constant macros
423 @code{GCCPLUGIN_VERSION_MAJOR}, @code{GCCPLUGIN_VERSION_MINOR},
424 @code{GCCPLUGIN_VERSION_PATCHLEVEL}, @code{GCCPLUGIN_VERSION} are
425 integer numbers, so a plugin could ensure it is built for GCC 4.7 with 
426 @smallexample
427 #if GCCPLUGIN_VERSION != 4007
428 #error this GCC plugin is for GCC 4.7
429 #endif
430 @end smallexample
431
432 The following GNU Makefile excerpt shows how to build a simple plugin:
433
434 @smallexample
435 GCC=gcc
436 PLUGIN_SOURCE_FILES= plugin1.c plugin2.c
437 PLUGIN_OBJECT_FILES= $(patsubst %.c,%.o,$(PLUGIN_SOURCE_FILES))
438 GCCPLUGINS_DIR:= $(shell $(GCC) -print-file-name=plugin)
439 CFLAGS+= -I$(GCCPLUGINS_DIR)/include -fPIC -O2
440
441 plugin.so: $(PLUGIN_OBJECT_FILES)
442    $(GCC) -shared $^ -o $@@
443 @end smallexample
444
445 A single source file plugin may be built with @code{gcc -I`gcc
446 -print-file-name=plugin`/include -fPIC -shared -O2 plugin.c -o
447 plugin.so}, using backquote shell syntax to query the @file{plugin}
448 directory.
449
450 When a plugin needs to use @command{gengtype}, be sure that both
451 @file{gengtype} and @file{gtype.state} have the same version as the
452 GCC for which the plugin is built.