gcc/doc/plugins.texi

   1 @c Copyright (c) 2009 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
  26 @section Plugin API
  27
  28 Plugins are activated by the compiler at specific events as defined in
  29 @file{gcc-plugin.h}.  For each event of interest, the plugin should
  30 call @code{register_callback} specifying the name of the event and
  31 address of the callback function that will handle that event.
  32
  33 The header @file{gcc-plugin.h} must be the first gcc header to be included.
  34
  35 @subsection Plugin license check
  36
  37 Every plugin should define the global symbol @code{plugin_is_GPL_compatible}
  38 to assert that it has been licensed under a GPL-compatible license.
  39 If this symbol does not exist, the compiler will emit a fatal error
  40 and exit with the error message:
  41
  42 @smallexample
  43 fatal error: plugin <name> is not licensed under a GPL-compatible license
  44 <name>: undefined symbol: plugin_is_GPL_compatible
  45 compilation terminated
  46 @end smallexample
  47
  48 The type of the symbol is irrelevant.  The compiler merely asserts that
  49 it exists in the global scope.  Something like this is enough:
  50
  51 @smallexample
  52 int plugin_is_GPL_compatible;
  53 @end smallexample
  54
  55 @subsection Plugin initialization
  56
  57 Every plugin should export a function called @code{plugin_init} that
  58 is called right after the plugin is loaded. This function is
  59 responsible for registering all the callbacks required by the plugin
  60 and do any other required initialization.
  61
  62 This function is called from @code{compile_file} right before invoking
  63 the parser.  The arguments to @code{plugin_init} are:
  64
  65 @itemize @bullet
  66 @item @code{plugin_info}: Plugin invocation information.
  67 @item @code{version}: GCC version.
  68 @end itemize
  69
  70 The @code{plugin_info} struct is defined as follows:
  71
  72 @smallexample
  73 struct plugin_name_args
  74 @{
  75   char *base_name;              /* Short name of the plugin
  76                                    (filename without .so suffix). */
  77   const char *full_name;        /* Path to the plugin as specified with
  78                                    -fplugin=. */
  79   int argc;                     /* Number of arguments specified with
  80                                    -fplugin-arg-.... */
  81   struct plugin_argument *argv; /* Array of ARGC key-value pairs. */
  82   const char *version;          /* Version string provided by plugin. */
  83   const char *help;             /* Help string provided by plugin. */
  84 @}
  85 @end smallexample
  86
  87 If initialization fails, @code{plugin_init} must return a non-zero
  88 value.  Otherwise, it should return 0.
  89
  90 The version of the GCC compiler loading the plugin is described by the
  91 following structure:
  92
  93 @smallexample
  94 struct plugin_gcc_version
  95 @{
  96   const char *basever;
  97   const char *datestamp;
  98   const char *devphase;
  99   const char *revision;
 100   const char *configuration_arguments;
 101 @};
 102 @end smallexample
 103
 104 The function @code{plugin_default_version_check} takes two pointers to
 105 such structure and compare them field by field. It can be used by the
 106 plugin's @code{plugin_init} function.
 107
 108
 109 @subsection Plugin callbacks
 110
 111 Callback functions have the following prototype:
 112
 113 @smallexample
 114 /* The prototype for a plugin callback function.
 115      gcc_data  - event-specific data provided by GCC
 116      user_data - plugin-specific data provided by the plug-in.  */
 117 typedef void (*plugin_callback_func)(void *gcc_data, void *user_data);
 118 @end smallexample
 119
 120 Callbacks can be invoked at the following pre-determined events:
 121
 122
 123 @smallexample
 124 enum plugin_event
 125 @{
 126   PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP,    /* To hook into pass manager.  */
 127   PLUGIN_FINISH_TYPE,           /* After finishing parsing a type.  */
 128   PLUGIN_FINISH_UNIT,           /* Useful for summary processing.  */
 129   PLUGIN_CXX_CP_PRE_GENERICIZE, /* Allows to see low level AST in C++ FE.  */
 130   PLUGIN_FINISH,                /* Called before GCC exits.  */
 131   PLUGIN_INFO,                  /* Information about the plugin. */
 132   PLUGIN_GGC_START,             /* Called at start of GCC Garbage Collection. */
 133   PLUGIN_GGC_MARKING,           /* Extend the GGC marking. */
 134   PLUGIN_GGC_END,               /* Called at end of GGC. */
 135   PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS,    /* Register an extra GGC root table. */
 136   PLUGIN_ATTRIBUTES,            /* Called during attribute registration */
 137   PLUGIN_START_UNIT,            /* Called before processing a translation unit.  */
 138   PLUGIN_EVENT_LAST             /* Dummy event used for indexing callback
 139                                    array.  */
 140 @};
 141 @end smallexample
 142
 143
 144 To register a callback, the plugin calls @code{register_callback} with
 145 the arguments:
 146
 147 @itemize
 148 @item @code{char *name}: Plugin name.
 149 @item @code{enum plugin_event event}: The event code.
 150 @item @code{plugin_callback_func callback}: The function that handles @code{event}.
 151 @item @code{void *user_data}: Pointer to plugin-specific data.
 152 @end itemize
 153
 154 For the PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP, PLUGIN_INFO, and
 155 PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS pseudo-events the @code{callback} should be
 156 null, and the @code{user_data} is specific.
 157
 158 @section Interacting with the pass manager
 159
 160 There needs to be a way to add/reorder/remove passes dynamically. This
 161 is useful for both analysis plugins (plugging in after a certain pass
 162 such as CFG or an IPA pass) and optimization plugins.
 163
 164 Basic support for inserting new passes or replacing existing passes is
 165 provided. A plugin registers a new pass with GCC by calling
 166 @code{register_callback} with the @code{PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP}
 167 event and a pointer to a @code{struct plugin_pass} object defined as follows
 168
 169 @smallexample
 170 enum pass_positioning_ops
 171 @{
 172   PASS_POS_INSERT_AFTER,  // Insert after the reference pass.
 173   PASS_POS_INSERT_BEFORE, // Insert before the reference pass.
 174   PASS_POS_REPLACE        // Replace the reference pass.
 175 @};
 176
 177 struct plugin_pass
 178 @{
 179   struct opt_pass *pass;            /* New pass provided by the plugin.  */
 180   const char *reference_pass_name;  /* Name of the reference pass for hooking
 181                                        up the new pass.  */
 182   int ref_pass_instance_number;     /* Insert the pass at the specified
 183                                        instance number of the reference pass.  */
 184                                     /* Do it for every instance if it is 0.  */
 185   enum pass_positioning_ops pos_op; /* how to insert the new pass.  */
 186 @};
 187
 188
 189 /* Sample plugin code that registers a new pass.  */
 190 int
 191 plugin_init (struct plugin_name_args *plugin_info,
 192              struct plugin_gcc_version *version)
 193 @{
 194   struct plugin_pass pass_info;
 195
 196   ...
 197
 198   /* Code to fill in the pass_info object with new pass information.  */
 199
 200   ...
 201
 202   /* Register the new pass.  */
 203   register_callback (plugin_info->base_name, PLUGIN_PASS_MANAGER_SETUP, NULL, &pass_info);
 204
 205   ...
 206 @}
 207 @end smallexample
 208
 209
 210 @section Interacting with the GCC Garbage Collector
 211
 212 Some plugins may want to be informed when GGC (the GCC Garbage
 213 Collector) is running. They can register callbacks for the
 214 @code{PLUGIN_GGC_START} and @code{PLUGIN_GGC_END} events (for which
 215 the callback is called with a null @code{gcc_data}) to be notified of
 216 the start or end of the GCC garbage collection.
 217
 218 Some plugins may need to have GGC mark additional data. This can be
 219 done by registering a callback (called with a null @code{gcc_data})
 220 for the @code{PLUGIN_GGC_MARKING} event. Such callbacks can call the
 221 @code{ggc_set_mark} routine, preferably thru the @code{ggc_mark} macro
 222 (and conversely, these routines should usually not be used in plugins
 223 outside of the @code{PLUGIN_GGC_MARKING} event).
 224
 225 Some plugins may need to add extra GGC root tables, e.g. to handle
 226 their own @code{GTY}-ed data. This can be done with the
 227 @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS} pseudo-event with a null callback and
 228 the extra root table as @code{user_data}.  Running the @code{gengtype
 229 -p @var{source-dir} @var{file-list} @var{plugin*.c} ...} utility
 230 generates this extra root table.
 231
 232 You should understand the details of memory management inside GCC
 233 before using @code{PLUGIN_GGC_MARKING} or
 234 @code{PLUGIN_REGISTER_GGC_ROOTS}.
 235
 236
 237 @section Giving information about a plugin
 238
 239 A plugin should give some information to the user about itself. This
 240 uses the following structure:
 241
 242 @smallexample
 243 struct plugin_info
 244 @{
 245   const char *version;
 246   const char *help;
 247 @};
 248 @end smallexample
 249
 250 Such a structure is passed as the @code{user_data} by the plugin's
 251 init routine using @code{register_callback} with the
 252 @code{PLUGIN_INFO} pseudo-event and a null callback.
 253
 254 @section Registering custom attributes
 255
 256 For analysis purposes it is useful to be able to add custom attributes.
 257
 258 The @code{PLUGIN_ATTRIBUTES} callback is called during attribute
 259 registration. Use the @code{register_attribute} function to register
 260 custom attributes.
 261
 262 @smallexample
 263 /* Attribute handler callback */
 264 static tree
 265 handle_user_attribute (tree *node, tree name, tree args,
 266                         int flags, bool *no_add_attrs)
 267 @{
 268   return NULL_TREE;
 269 @}
 270
 271 /* Attribute definition */
 272 static struct attribute_spec user_attr =
 273   @{ "user", 1, 1, false,  false, false, handle_user_attribute @};
 274
 275 /* Plugin callback called during attribute registration.
 276 Registered with register_callback (plugin_name, PLUGIN_ATTRIBUTES, register_attributes, NULL)
 277 */
 278 static void
 279 register_attributes (void *event_data, void *data)
 280 @{
 281   warning (0, G_("Callback to register attributes"));
 282   register_attribute (&user_attr);
 283 @}
 284
 285 @end smallexample
 286
 287
 288 @section Building GCC plugins
 289
 290 If plugins are enabled, GCC installs the headers needed to build a
 291 plugin (somehwere in the installation tree, e.g. under
 292 @file{/usr/local}).  In particular a @file{plugin/include} directory
 293 is installed, containing all the header files needed to build plugins.
 294
 295 On most systems, you can query this @code{plugin} directory by
 296 invoking @command{gcc -print-file-name=plugin} (replace if needed
 297 @command{gcc} with the appropriate program path).
 298
 299 The following GNU Makefile excerpt shows how to build a simple plugin:
 300
 301 @smallexample
 302 GCC=gcc
 303 PLUGIN_SOURCE_FILES= plugin1.c plugin2.c
 304 PLUGIN_OBJECT_FILES= $(patsubst %.c,%.o,$(PLUGIN_SOURCE_FILES))
 305 GCCPLUGINS_DIR:= $(shell $(GCC) -print-file-name=plugin)
 306 CFLAGS+= -I$(GCCPLUGINS_DIR)/include -fPIC -O2
 307
 308 plugin.so: $(PLUGIN_OBJECT_FILES)
 309    $(GCC) -shared $^ -o $@@
 310 @end smallexample
 311
 312 A single source file plugin may be built with @code{gcc -I`gcc
 313 -print-file-name=plugin`/include -fPIC -shared -O2 plugin.c -o
 314 plugin.so}, using backquote shell syntax to query the @file{plugin}
 315 directory.
 316
 317 Plugins needing to use @command{gengtype} require a GCC build
 318 directory for the same version of GCC that they will be linked
 319 against.