OSDN Git Service

2010-11-15 Jan Hubicka <jh@suse.cz>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / 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/NAME.so} @option{-fplugin-arg-NAME-<key1>[=<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=NAME}, the plugin is
27 loaded from the @file{plugin} directory, so @option{-fplugin=NAME} is
28 the same as @option{-fplugin=`gcc -print-file-name=plugin`/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 <name> is not licensed under a GPL-compatible license
49 <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_UNIT,           /* Useful for summary processing.  */
155   PLUGIN_PRE_GENERICIZE,        /* Allows to see low level AST in C and C++ frontends.  */
156   PLUGIN_FINISH,                /* Called before GCC exits.  */
157   PLUGIN_INFO,                  /* Information about the plugin. */
158   PLUGIN_GGC_START,             /* Called at start of GCC Garbage Collection. */
159   PLUGIN_GGC_MARKING,           /* Extend the GGC marking. */
160   PLUGIN_GGC_END,               /* Called at end of GGC. */
161   PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS,    /* Register an extra GGC root table. */
162   PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES,   /* Register an extra GGC cache table. */
163   PLUGIN_ATTRIBUTES,            /* Called during attribute registration */
164   PLUGIN_START_UNIT,            /* Called before processing a translation unit.  */
165   PLUGIN_PRAGMAS,               /* Called during pragma registration. */
166   /* Called before first pass from all_passes.  */
167   PLUGIN_ALL_PASSES_START,
168   /* Called after last pass from all_passes.  */
169   PLUGIN_ALL_PASSES_END,
170   /* Called before first ipa pass.  */
171   PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_START,
172   /* Called after last ipa pass.  */
173   PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_END,
174   /* Allows to override pass gate decision for current_pass.  */
175   PLUGIN_OVERRIDE_GATE,
176   /* Called before executing a pass.  */
177   PLUGIN_PASS_EXECUTION,
178   /* Called before executing subpasses of a GIMPLE_PASS in
179      execute_ipa_pass_list.  */
180   PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_START,
181   /* Called after executing subpasses of a GIMPLE_PASS in
182      execute_ipa_pass_list.  */
183   PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_END,
184   /* Called when a pass is first instantiated.  */
185   PLUGIN_NEW_PASS,
186
187   PLUGIN_EVENT_FIRST_DYNAMIC    /* Dummy event used for indexing callback
188                                    array.  */
189 @};
190 @end smallexample
191
192 In addition, plugins can also look up the enumerator of a named event,
193 and / or generate new events dynamically, by calling the function
194 @code{get_named_event_id}.
195
196 To register a callback, the plugin calls @code{register_callback} with
197 the arguments:
198
199 @itemize
200 @item @code{char *name}: Plugin name.
201 @item @code{int event}: The event code.
202 @item @code{plugin_callback_func callback}: The function that handles @code{event}.
203 @item @code{void *user_data}: Pointer to plugin-specific data.
204 @end itemize
205
206 For the PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP, PLUGIN_INFO, PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS
207 and PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES pseudo-events the @code{callback} should be
208 null, and the @code{user_data} is specific.
209
210 When the PLUGIN_PRAGMAS event is triggered (with a null
211 pointer as data from GCC), plugins may register their own pragmas
212 using functions like @code{c_register_pragma} or
213 @code{c_register_pragma_with_expansion}.
214
215 @section Interacting with the pass manager
216
217 There needs to be a way to add/reorder/remove passes dynamically. This
218 is useful for both analysis plugins (plugging in after a certain pass
219 such as CFG or an IPA pass) and optimization plugins.
220
221 Basic support for inserting new passes or replacing existing passes is
222 provided. A plugin registers a new pass with GCC by calling
223 @code{register_callback} with the @code{PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP}
224 event and a pointer to a @code{struct register_pass_info} object defined as follows
225
226 @smallexample
227 enum pass_positioning_ops
228 @{
229   PASS_POS_INSERT_AFTER,  // Insert after the reference pass.
230   PASS_POS_INSERT_BEFORE, // Insert before the reference pass.
231   PASS_POS_REPLACE        // Replace the reference pass.
232 @};
233
234 struct register_pass_info
235 @{
236   struct opt_pass *pass;            /* New pass provided by the plugin.  */
237   const char *reference_pass_name;  /* Name of the reference pass for hooking
238                                        up the new pass.  */
239   int ref_pass_instance_number;     /* Insert the pass at the specified
240                                        instance number of the reference pass.  */
241                                     /* Do it for every instance if it is 0.  */
242   enum pass_positioning_ops pos_op; /* how to insert the new pass.  */
243 @};
244
245
246 /* Sample plugin code that registers a new pass.  */
247 int
248 plugin_init (struct plugin_name_args *plugin_info,
249              struct plugin_gcc_version *version)
250 @{
251   struct register_pass_info pass_info;
252
253   ...
254
255   /* Code to fill in the pass_info object with new pass information.  */
256
257   ...
258
259   /* Register the new pass.  */
260   register_callback (plugin_info->base_name, PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP, NULL, &pass_info);
261
262   ...
263 @}
264 @end smallexample
265
266
267 @section Interacting with the GCC Garbage Collector 
268
269 Some plugins may want to be informed when GGC (the GCC Garbage
270 Collector) is running. They can register callbacks for the
271 @code{PLUGIN_GGC_START} and @code{PLUGIN_GGC_END} events (for which
272 the callback is called with a null @code{gcc_data}) to be notified of
273 the start or end of the GCC garbage collection.
274
275 Some plugins may need to have GGC mark additional data. This can be
276 done by registering a callback (called with a null @code{gcc_data})
277 for the @code{PLUGIN_GGC_MARKING} event. Such callbacks can call the
278 @code{ggc_set_mark} routine, preferably thru the @code{ggc_mark} macro
279 (and conversely, these routines should usually not be used in plugins
280 outside of the @code{PLUGIN_GGC_MARKING} event).  
281
282 Some plugins may need to add extra GGC root tables, e.g. to handle their own
283 @code{GTY}-ed data. This can be done with the @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS}
284 pseudo-event with a null callback and the extra root table (of type @code{struct
285 ggc_root_tab*}) as @code{user_data}.  Plugins that want to use the
286 @code{if_marked} hash table option can add the extra GGC cache tables generated
287 by @code{gengtype} using the @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES} pseudo-event with
288 a null callback and the extra cache table (of type @code{struct ggc_cache_tab*})
289 as @code{user_data}.  Running the @code{gengtype -p @var{source-dir}
290 @var{file-list} @var{plugin*.c} ...} utility generates these extra root tables.
291
292 You should understand the details of memory management inside GCC
293 before using @code{PLUGIN_GGC_MARKING}, @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS}
294 or @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_CACHES}.
295
296
297 @section Giving information about a plugin
298
299 A plugin should give some information to the user about itself. This
300 uses the following structure:
301
302 @smallexample
303 struct plugin_info
304 @{
305   const char *version;
306   const char *help;
307 @};
308 @end smallexample
309
310 Such a structure is passed as the @code{user_data} by the plugin's
311 init routine using @code{register_callback} with the
312 @code{PLUGIN_INFO} pseudo-event and a null callback.
313
314 @section Registering custom attributes or pragmas
315
316 For analysis (or other) purposes it is useful to be able to add custom
317 attributes or pragmas.
318
319 The @code{PLUGIN_ATTRIBUTES} callback is called during attribute
320 registration. Use the @code{register_attribute} function to register
321 custom attributes.
322
323 @smallexample
324 /* Attribute handler callback */
325 static tree
326 handle_user_attribute (tree *node, tree name, tree args,
327                        int flags, bool *no_add_attrs)
328 @{
329   return NULL_TREE;
330 @}
331
332 /* Attribute definition */
333 static struct attribute_spec user_attr =
334   @{ "user", 1, 1, false,  false, false, handle_user_attribute @};
335
336 /* Plugin callback called during attribute registration.
337 Registered with register_callback (plugin_name, PLUGIN_ATTRIBUTES, register_attributes, NULL)
338 */
339 static void 
340 register_attributes (void *event_data, void *data)
341 @{
342   warning (0, G_("Callback to register attributes"));
343   register_attribute (&user_attr);
344 @}
345
346 @end smallexample
347
348
349 The @code{PLUGIN_PRAGMAS} callback is called during pragmas
350 registration. Use the @code{c_register_pragma} or
351 @code{c_register_pragma_with_expansion} functions to register custom
352 pragmas.
353
354 @smallexample
355 /* Plugin callback called during pragmas registration. Registered with
356      register_callback (plugin_name, PLUGIN_PRAGMAS,
357                         register_my_pragma, NULL);
358 */
359 static void 
360 register_my_pragma (void *event_data, void *data) 
361 @{
362   warning (0, G_("Callback to register pragmas"));
363   c_register_pragma ("GCCPLUGIN", "sayhello", handle_pragma_sayhello);
364 @}
365 @end smallexample
366
367 It is suggested to pass @code{"GCCPLUGIN"} (or a short name identifying
368 your plugin) as the ``space'' argument of your pragma. 
369
370
371 @section Recording information about pass execution
372
373 The event PLUGIN_PASS_EXECUTION passes the pointer to the executed pass
374 (the same as current_pass) as @code{gcc_data} to the callback.  You can also
375 inspect cfun to find out about which function this pass is executed for.
376 Note that this event will only be invoked if the gate check (if
377 applicable, modified by PLUGIN_OVERRIDE_GATE) succeeds.
378 You can use other hooks, like @code{PLUGIN_ALL_PASSES_START},
379 @code{PLUGIN_ALL_PASSES_END}, @code{PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_START},
380 @code{PLUGIN_ALL_IPA_PASSES_END}, @code{PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_START},
381 and/or @code{PLUGIN_EARLY_GIMPLE_PASSES_END} to manipulate global state
382 in your plugin(s) in order to get context for the pass execution.
383
384
385 @section Controlling which passes are being run
386
387 After the original gate function for a pass is called, its result
388 - the gate status - is stored as an integer.
389 Then the event @code{PLUGIN_OVERRIDE_GATE} is invoked, with a pointer
390 to the gate status in the @code{gcc_data} parameter to the callback function.
391 A nonzero value of the gate status means that the pass is to be executed.
392 You can both read and write the gate status via the passed pointer.
393
394
395 @section Keeping track of available passes
396
397 When your plugin is loaded, you can inspect the various
398 pass lists to determine what passes are available.  However, other
399 plugins might add new passes.  Also, future changes to GCC might cause
400 generic passes to be added after plugin loading.
401 When a pass is first added to one of the pass lists, the event
402 @code{PLUGIN_NEW_PASS} is invoked, with the callback parameter
403 @code{gcc_data} pointing to the new pass.
404
405
406 @section Building GCC plugins
407
408 If plugins are enabled, GCC installs the headers needed to build a
409 plugin (somewhere in the installation tree, e.g. under
410 @file{/usr/local}).  In particular a @file{plugin/include} directory
411 is installed, containing all the header files needed to build plugins.
412
413 On most systems, you can query this @code{plugin} directory by
414 invoking @command{gcc -print-file-name=plugin} (replace if needed
415 @command{gcc} with the appropriate program path).
416
417 Inside plugins, this @code{plugin} directory name can be queried by
418 calling @code{default_plugin_dir_name ()}.
419
420 The following GNU Makefile excerpt shows how to build a simple plugin:
421
422 @smallexample
423 GCC=gcc
424 PLUGIN_SOURCE_FILES= plugin1.c plugin2.c
425 PLUGIN_OBJECT_FILES= $(patsubst %.c,%.o,$(PLUGIN_SOURCE_FILES))
426 GCCPLUGINS_DIR:= $(shell $(GCC) -print-file-name=plugin)
427 CFLAGS+= -I$(GCCPLUGINS_DIR)/include -fPIC -O2
428
429 plugin.so: $(PLUGIN_OBJECT_FILES)
430    $(GCC) -shared $^ -o $@@
431 @end smallexample
432
433 A single source file plugin may be built with @code{gcc -I`gcc
434 -print-file-name=plugin`/include -fPIC -shared -O2 plugin.c -o
435 plugin.so}, using backquote shell syntax to query the @file{plugin}
436 directory.
437
438 Plugins needing to use @command{gengtype} require a GCC build
439 directory for the same version of GCC that they will be linked
440 against.