[PM] Give slightly less horrible names to the utility pass templates for
[oota-llvm.git] / docs / CMake.rst
1 ========================
2 Building LLVM with CMake
3 ========================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 `CMake <http://www.cmake.org/>`_ is a cross-platform build-generator tool. CMake
12 does not build the project, it generates the files needed by your build tool
13 (GNU make, Visual Studio, etc) for building LLVM.
14
15 If you are really anxious about getting a functional LLVM build, go to the
16 `Quick start`_ section. If you are a CMake novice, start on `Basic CMake usage`_
17 and then go back to the `Quick start`_ once you know what you are doing. The
18 `Options and variables`_ section is a reference for customizing your build. If
19 you already have experience with CMake, this is the recommended starting point.
20
21 .. _Quick start:
22
23 Quick start
24 ===========
25
26 We use here the command-line, non-interactive CMake interface.
27
28 #. `Download <http://www.cmake.org/cmake/resources/software.html>`_ and install
29    CMake. Version 2.8 is the minimum required.
30
31 #. Open a shell. Your development tools must be reachable from this shell
32    through the PATH environment variable.
33
34 #. Create a directory for containing the build. It is not supported to build
35    LLVM on the source directory. cd to this directory:
36
37    .. code-block:: console
38
39      $ mkdir mybuilddir
40      $ cd mybuilddir
41
42 #. Execute this command on the shell replacing `path/to/llvm/source/root` with
43    the path to the root of your LLVM source tree:
44
45    .. code-block:: console
46
47      $ cmake path/to/llvm/source/root
48
49    CMake will detect your development environment, perform a series of test and
50    generate the files required for building LLVM. CMake will use default values
51    for all build parameters. See the `Options and variables`_ section for
52    fine-tuning your build
53
54    This can fail if CMake can't detect your toolset, or if it thinks that the
55    environment is not sane enough. On this case make sure that the toolset that
56    you intend to use is the only one reachable from the shell and that the shell
57    itself is the correct one for you development environment. CMake will refuse
58    to build MinGW makefiles if you have a POSIX shell reachable through the PATH
59    environment variable, for instance. You can force CMake to use a given build
60    tool, see the `Usage`_ section.
61
62 .. _Basic CMake usage:
63 .. _Usage:
64
65 Basic CMake usage
66 =================
67
68 This section explains basic aspects of CMake, mostly for explaining those
69 options which you may need on your day-to-day usage.
70
71 CMake comes with extensive documentation in the form of html files and on the
72 cmake executable itself. Execute ``cmake --help`` for further help options.
73
74 CMake requires to know for which build tool it shall generate files (GNU make,
75 Visual Studio, Xcode, etc). If not specified on the command line, it tries to
76 guess it based on you environment. Once identified the build tool, CMake uses
77 the corresponding *Generator* for creating files for your build tool. You can
78 explicitly specify the generator with the command line option ``-G "Name of the
79 generator"``. For knowing the available generators on your platform, execute
80
81 .. code-block:: console
82
83   $ cmake --help
84
85 This will list the generator's names at the end of the help text. Generator's
86 names are case-sensitive. Example:
87
88 .. code-block:: console
89
90   $ cmake -G "Visual Studio 11" path/to/llvm/source/root
91
92 For a given development platform there can be more than one adequate
93 generator. If you use Visual Studio "NMake Makefiles" is a generator you can use
94 for building with NMake. By default, CMake chooses the more specific generator
95 supported by your development environment. If you want an alternative generator,
96 you must tell this to CMake with the ``-G`` option.
97
98 .. todo::
99
100   Explain variables and cache. Move explanation here from #options section.
101
102 .. _Options and variables:
103
104 Options and variables
105 =====================
106
107 Variables customize how the build will be generated. Options are boolean
108 variables, with possible values ON/OFF. Options and variables are defined on the
109 CMake command line like this:
110
111 .. code-block:: console
112
113   $ cmake -DVARIABLE=value path/to/llvm/source
114
115 You can set a variable after the initial CMake invocation for changing its
116 value. You can also undefine a variable:
117
118 .. code-block:: console
119
120   $ cmake -UVARIABLE path/to/llvm/source
121
122 Variables are stored on the CMake cache. This is a file named ``CMakeCache.txt``
123 on the root of the build directory. Do not hand-edit it.
124
125 Variables are listed here appending its type after a colon. It is correct to
126 write the variable and the type on the CMake command line:
127
128 .. code-block:: console
129
130   $ cmake -DVARIABLE:TYPE=value path/to/llvm/source
131
132 Frequently-used CMake variables
133 -------------------------------
134
135 Here are some of the CMake variables that are used often, along with a
136 brief explanation and LLVM-specific notes. For full documentation, check the
137 CMake docs or execute ``cmake --help-variable VARIABLE_NAME``.
138
139 **CMAKE_BUILD_TYPE**:STRING
140   Sets the build type for ``make`` based generators. Possible values are
141   Release, Debug, RelWithDebInfo and MinSizeRel. On systems like Visual Studio
142   the user sets the build type with the IDE settings.
143
144 **CMAKE_INSTALL_PREFIX**:PATH
145   Path where LLVM will be installed if "make install" is invoked or the
146   "INSTALL" target is built.
147
148 **LLVM_LIBDIR_SUFFIX**:STRING
149   Extra suffix to append to the directory where libraries are to be
150   installed. On a 64-bit architecture, one could use ``-DLLVM_LIBDIR_SUFFIX=64``
151   to install libraries to ``/usr/lib64``.
152
153 **CMAKE_C_FLAGS**:STRING
154   Extra flags to use when compiling C source files.
155
156 **CMAKE_CXX_FLAGS**:STRING
157   Extra flags to use when compiling C++ source files.
158
159 **BUILD_SHARED_LIBS**:BOOL
160   Flag indicating if shared libraries will be built. Its default value is
161   OFF. Shared libraries are not supported on Windows and not recommended on the
162   other OSes.
163
164 .. _LLVM-specific variables:
165
166 LLVM-specific variables
167 -----------------------
168
169 **LLVM_TARGETS_TO_BUILD**:STRING
170   Semicolon-separated list of targets to build, or *all* for building all
171   targets. Case-sensitive. Defaults to *all*. Example:
172   ``-DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="X86;PowerPC"``.
173
174 **LLVM_BUILD_TOOLS**:BOOL
175   Build LLVM tools. Defaults to ON. Targets for building each tool are generated
176   in any case. You can build an tool separately by invoking its target. For
177   example, you can build *llvm-as* with a makefile-based system executing *make
178   llvm-as* on the root of your build directory.
179
180 **LLVM_INCLUDE_TOOLS**:BOOL
181   Generate build targets for the LLVM tools. Defaults to ON. You can use that
182   option for disabling the generation of build targets for the LLVM tools.
183
184 **LLVM_BUILD_EXAMPLES**:BOOL
185   Build LLVM examples. Defaults to OFF. Targets for building each example are
186   generated in any case. See documentation for *LLVM_BUILD_TOOLS* above for more
187   details.
188
189 **LLVM_INCLUDE_EXAMPLES**:BOOL
190   Generate build targets for the LLVM examples. Defaults to ON. You can use that
191   option for disabling the generation of build targets for the LLVM examples.
192
193 **LLVM_BUILD_TESTS**:BOOL
194   Build LLVM unit tests. Defaults to OFF. Targets for building each unit test
195   are generated in any case. You can build a specific unit test with the target
196   *UnitTestNameTests* (where at this time *UnitTestName* can be ADT, Analysis,
197   ExecutionEngine, JIT, Support, Transform, VMCore; see the subdirectories of
198   *unittests* for an updated list.) It is possible to build all unit tests with
199   the target *UnitTests*.
200
201 **LLVM_INCLUDE_TESTS**:BOOL
202   Generate build targets for the LLVM unit tests. Defaults to ON. You can use
203   that option for disabling the generation of build targets for the LLVM unit
204   tests.
205
206 **LLVM_APPEND_VC_REV**:BOOL
207   Append version control revision info (svn revision number or Git revision id)
208   to LLVM version string (stored in the PACKAGE_VERSION macro). For this to work
209   cmake must be invoked before the build. Defaults to OFF.
210
211 **LLVM_ENABLE_THREADS**:BOOL
212   Build with threads support, if available. Defaults to ON.
213
214 **LLVM_ENABLE_CXX1Y**:BOOL
215   Build in C++1y mode, if available. Defaults to OFF.
216
217 **LLVM_ENABLE_ASSERTIONS**:BOOL
218   Enables code assertions. Defaults to OFF if and only if ``CMAKE_BUILD_TYPE``
219   is *Release*.
220
221 **LLVM_ENABLE_EH**:BOOL
222   Build LLVM with exception handling support. This is necessary if you wish to
223   link against LLVM libraries and make use of C++ exceptions in your own code
224   that need to propagate through LLVM code. Defaults to OFF.
225
226 **LLVM_ENABLE_PIC**:BOOL
227   Add the ``-fPIC`` flag for the compiler command-line, if the compiler supports
228   this flag. Some systems, like Windows, do not need this flag. Defaults to ON.
229
230 **LLVM_ENABLE_RTTI**:BOOL
231   Build LLVM with run time type information. Defaults to OFF.
232
233 **LLVM_ENABLE_WARNINGS**:BOOL
234   Enable all compiler warnings. Defaults to ON.
235
236 **LLVM_ENABLE_PEDANTIC**:BOOL
237   Enable pedantic mode. This disables compiler specific extensions, if
238   possible. Defaults to ON.
239
240 **LLVM_ENABLE_WERROR**:BOOL
241   Stop and fail build, if a compiler warning is triggered. Defaults to OFF.
242
243 **LLVM_BUILD_32_BITS**:BOOL
244   Build 32-bits executables and libraries on 64-bits systems. This option is
245   available only on some 64-bits unix systems. Defaults to OFF.
246
247 **LLVM_TARGET_ARCH**:STRING
248   LLVM target to use for native code generation. This is required for JIT
249   generation. It defaults to "host", meaning that it shall pick the architecture
250   of the machine where LLVM is being built. If you are cross-compiling, set it
251   to the target architecture name.
252
253 **LLVM_TABLEGEN**:STRING
254   Full path to a native TableGen executable (usually named ``tblgen``). This is
255   intended for cross-compiling: if the user sets this variable, no native
256   TableGen will be created.
257
258 **LLVM_LIT_ARGS**:STRING
259   Arguments given to lit.  ``make check`` and ``make clang-test`` are affected.
260   By default, ``'-sv --no-progress-bar'`` on Visual C++ and Xcode, ``'-sv'`` on
261   others.
262
263 **LLVM_LIT_TOOLS_DIR**:PATH
264   The path to GnuWin32 tools for tests. Valid on Windows host.  Defaults to "",
265   then Lit seeks tools according to %PATH%.  Lit can find tools(eg. grep, sort,
266   &c) on LLVM_LIT_TOOLS_DIR at first, without specifying GnuWin32 to %PATH%.
267
268 **LLVM_ENABLE_FFI**:BOOL
269   Indicates whether LLVM Interpreter will be linked with Foreign Function
270   Interface library. If the library or its headers are installed on a custom
271   location, you can set the variables FFI_INCLUDE_DIR and
272   FFI_LIBRARY_DIR. Defaults to OFF.
273
274 **LLVM_EXTERNAL_{CLANG,LLD,POLLY}_SOURCE_DIR**:PATH
275   Path to ``{Clang,lld,Polly}``\'s source directory. Defaults to
276   ``tools/{clang,lld,polly}``. ``{Clang,lld,Polly}`` will not be built when it
277   is empty or it does not point to a valid path.
278
279 **LLVM_USE_OPROFILE**:BOOL
280   Enable building OProfile JIT support. Defaults to OFF
281
282 **LLVM_USE_INTEL_JITEVENTS**:BOOL
283   Enable building support for Intel JIT Events API. Defaults to OFF
284
285 **LLVM_ENABLE_ZLIB**:BOOL
286   Build with zlib to support compression/uncompression in LLVM tools.
287   Defaults to ON.
288
289 **LLVM_USE_SANITIZER**:STRING
290   Define the sanitizer used to build LLVM binaries and tests. Possible values
291   are ``Address``, ``Memory``, ``MemoryWithOrigins`` and ``Undefined``.
292   Defaults to empty string.
293
294 **LLVM_PARALLEL_COMPILE_JOBS**:STRING
295   Define the maximum number of concurrent compilation jobs.
296
297 **LLVM_PARALLEL_LINK_JOBS**:STRING
298   Define the maximum number of concurrent link jobs.
299
300 **LLVM_BUILD_DOCS**:BOOL
301   Enables all enabled documentation targets (i.e. Doxgyen and Sphinx targets) to
302   be built as part of the normal build. If the ``install`` target is run then
303   this also enables all built documentation targets to be installed. Defaults to
304   OFF.
305
306 **LLVM_ENABLE_DOXYGEN**:BOOL
307   Enables the generation of browsable HTML documentation using doxygen.
308   Defaults to OFF.
309
310 **LLVM_ENABLE_DOXYGEN_QT_HELP**:BOOL
311   Enables the generation of a Qt Compressed Help file. Defaults to OFF.
312   This affects the make target ``doxygen-llvm``. When enabled, apart from
313   the normal HTML output generated by doxygen, this will produce a QCH file
314   named ``org.llvm.qch``. You can then load this file into Qt Creator.
315   This option is only useful in combination with ``-DLLVM_ENABLE_DOXYGEN=ON``;
316   otherwise this has no effect.
317
318 **LLVM_DOXYGEN_QCH_FILENAME**:STRING
319   The filename of the Qt Compressed Help file that will be genrated when
320   ``-DLLVM_ENABLE_DOXYGEN=ON`` and 
321   ``-DLLVM_ENABLE_DOXYGEN_QT_HELP=ON`` are given. Defaults to
322   ``org.llvm.qch``.
323   This option is only useful in combination with
324   ``-DLLVM_ENABLE_DOXYGEN_QT_HELP=ON``;
325   otherwise this has no effect.
326
327 **LLVM_DOXYGEN_QHP_NAMESPACE**:STRING
328   Namespace under which the intermediate Qt Help Project file lives. See `Qt
329   Help Project`_
330   for more information. Defaults to "org.llvm". This option is only useful in
331   combination with ``-DLLVM_ENABLE_DOXYGEN_QT_HELP=ON``; otherwise
332   this has no effect.
333     
334 **LLVM_DOXYGEN_QHP_CUST_FILTER_NAME**:STRING
335   See `Qt Help Project`_ for
336   more information. Defaults to the CMake variable ``${PACKAGE_STRING}`` which
337   is a combination of the package name and version string. This filter can then
338   be used in Qt Creator to select only documentation from LLVM when browsing
339   through all the help files that you might have loaded. This option is only
340   useful in combination with ``-DLLVM_ENABLE_DOXYGEN_QT_HELP=ON``;
341   otherwise this has no effect.
342
343 .. _Qt Help Project: http://qt-project.org/doc/qt-4.8/qthelpproject.html#custom-filters
344
345 **LLVM_DOXYGEN_QHELPGENERATOR_PATH**:STRING
346   The path to the ``qhelpgenerator`` executable. Defaults to whatever CMake's
347   ``find_program()`` can find. This option is only useful in combination with
348   ``-DLLVM_ENABLE_DOXYGEN_QT_HELP=ON``; otherwise this has no
349   effect.
350
351 **LLVM_ENABLE_SPHINX**:BOOL
352   If enabled CMake will search for the ``sphinx-build`` executable and will make
353   the ``SPHINX_OUTPUT_HTML`` and ``SPHINX_OUTPUT_MAN`` CMake options available.
354   Defaults to OFF.
355
356 **SPHINX_EXECUTABLE**:STRING
357   The path to the ``sphinx-build`` executable detected by CMake.
358
359 **SPHINX_OUTPUT_HTML**:BOOL
360   If enabled (and ``LLVM_ENABLE_SPHINX`` is enabled) then the targets for
361   building the documentation as html are added (but not built by default unless
362   ``LLVM_BUILD_DOCS`` is enabled). There is a target for each project in the
363   source tree that uses sphinx (e.g.  ``docs-llvm-html``, ``docs-clang-html``
364   and ``docs-lld-html``). Defaults to ON.
365
366 **SPHINX_OUTPUT_MAN**:BOOL
367   If enabled (and ``LLVM_ENABLE_SPHINX`` is enabled) the targets for building
368   the man pages are added (but not built by default unless ``LLVM_BUILD_DOCS``
369   is enabled). Currently the only target added is ``docs-llvm-man``. Defaults
370   to ON.
371
372 **SPHINX_WARNINGS_AS_ERRORS**:BOOL
373   If enabled then sphinx documentation warnings will be treated as
374   errors. Defaults to ON.
375
376 Executing the test suite
377 ========================
378
379 Testing is performed when the *check* target is built. For instance, if you are
380 using makefiles, execute this command while on the top level of your build
381 directory:
382
383 .. code-block:: console
384
385   $ make check
386
387 On Visual Studio, you may run tests to build the project "check".
388
389 Cross compiling
390 ===============
391
392 See `this wiki page <http://www.vtk.org/Wiki/CMake_Cross_Compiling>`_ for
393 generic instructions on how to cross-compile with CMake. It goes into detailed
394 explanations and may seem daunting, but it is not. On the wiki page there are
395 several examples including toolchain files. Go directly to `this section
396 <http://www.vtk.org/Wiki/CMake_Cross_Compiling#Information_how_to_set_up_various_cross_compiling_toolchains>`_
397 for a quick solution.
398
399 Also see the `LLVM-specific variables`_ section for variables used when
400 cross-compiling.
401
402 Embedding LLVM in your project
403 ==============================
404
405 From LLVM 3.5 onwards both the CMake and autoconf/Makefile build systems export
406 LLVM libraries as importable CMake targets. This means that clients of LLVM can
407 now reliably use CMake to develop their own LLVM based projects against an
408 installed version of LLVM regardless of how it was built.
409
410 Here is a simple example of CMakeLists.txt file that imports the LLVM libraries
411 and uses them to build a simple application ``simple-tool``.
412
413 .. code-block:: cmake
414
415   cmake_minimum_required(VERSION 2.8.8)
416   project(SimpleProject)
417
418   find_package(LLVM REQUIRED CONFIG)
419
420   message(STATUS "Found LLVM ${LLVM_PACKAGE_VERSION}")
421   message(STATUS "Using LLVMConfig.cmake in: ${LLVM_DIR}")
422
423   # Set your project compile flags.
424   # E.g. if using the C++ header files
425   # you will need to enable C++11 support
426   # for your compiler.
427
428   include_directories(${LLVM_INCLUDE_DIRS})
429   add_definitions(${LLVM_DEFINITIONS})
430
431   # Now build our tools
432   add_excutable(simple-tool tool.cpp)
433
434   # Find the libraries that correspond to the LLVM components
435   # that we wish to use
436   llvm_map_components_to_libnames(llvm_libs support core irreader)
437
438   # Link against LLVM libraries
439   target_link_libraries(simple-tool ${llvm_libs})
440
441 The ``find_package(...)`` directive when used in CONFIG mode (as in the above
442 example) will look for the ``LLVMConfig.cmake`` file in various locations (see
443 cmake manual for details).  It creates a ``LLVM_DIR`` cache entry to save the
444 directory where ``LLVMConfig.cmake`` is found or allows the user to specify the
445 directory (e.g. by passing ``-DLLVM_DIR=/usr/share/llvm/cmake`` to
446 the ``cmake`` command or by setting it directly in ``ccmake`` or ``cmake-gui``).
447
448 This file is available in two different locations.
449
450 * ``<INSTALL_PREFIX>/share/llvm/cmake/LLVMConfig.cmake`` where
451   ``<INSTALL_PREFIX>`` is the install prefix of an installed version of LLVM.
452   On Linux typically this is ``/usr/share/llvm/cmake/LLVMConfig.cmake``.
453
454 * ``<LLVM_BUILD_ROOT>/share/llvm/cmake/LLVMConfig.cmake`` where
455   ``<LLVM_BUILD_ROOT>`` is the root of the LLVM build tree. **Note this only
456   available when building LLVM with CMake**
457
458 If LLVM is installed in your operating system's normal installation prefix (e.g.
459 on Linux this is usually ``/usr/``) ``find_package(LLVM ...)`` will
460 automatically find LLVM if it is installed correctly. If LLVM is not installed
461 or you wish to build directly against the LLVM build tree you can use
462 ``LLVM_DIR`` as previously mentioned.
463
464 The ``LLVMConfig.cmake`` file sets various useful variables. Notable variables
465 include
466
467 ``LLVM_CMAKE_DIR``
468   The path to the LLVM CMake directory (i.e. the directory containing
469   LLVMConfig.cmake).
470
471 ``LLVM_DEFINITIONS``
472   A list of preprocessor defines that should be used when building against LLVM.
473
474 ``LLVM_ENABLE_ASSERTIONS``
475   This is set to ON if LLVM was built with assertions, otherwise OFF.
476
477 ``LLVM_ENABLE_EH``
478   This is set to ON if LLVM was built with exception handling (EH) enabled,
479   otherwise OFF.
480
481 ``LLVM_ENABLE_RTTI``
482   This is set to ON if LLVM was built with run time type information (RTTI),
483   otherwise OFF.
484
485 ``LLVM_INCLUDE_DIRS``
486   A list of include paths to directories containing LLVM header files.
487
488 ``LLVM_PACKAGE_VERSION``
489   The LLVM version. This string can be used with CMake conditionals. E.g. ``if
490   (${LLVM_PACKAGE_VERSION} VERSION_LESS "3.5")``.
491
492 ``LLVM_TOOLS_BINARY_DIR``
493   The path to the directory containing the LLVM tools (e.g. ``llvm-as``).
494
495 Notice that in the above example we link ``simple-tool`` against several LLVM
496 libraries. The list of libraries is determined by using the
497 ``llvm_map_components_to_libnames()`` CMake function. For a list of available
498 components look at the output of running ``llvm-config --components``.
499
500 Note that for LLVM < 3.5 ``llvm_map_components_to_libraries()`` was
501 used instead of ``llvm_map_components_to_libnames()``. This is now deprecated
502 and will be removed in a future version of LLVM.
503
504 .. _cmake-out-of-source-pass:
505
506 Developing LLVM passes out of source
507 ------------------------------------
508
509 It is possible to develop LLVM passes out of LLVM's source tree (i.e. against an
510 installed or built LLVM). An example of a project layout is provided below.
511
512 .. code-block:: none
513
514   <project dir>/
515       |
516       CMakeLists.txt
517       <pass name>/
518           |
519           CMakeLists.txt
520           Pass.cpp
521           ...
522
523 Contents of ``<project dir>/CMakeLists.txt``:
524
525 .. code-block:: cmake
526
527   find_package(LLVM REQUIRED CONFIG)
528
529   add_definitions(${LLVM_DEFINITIONS})
530   include_directories(${LLVM_INCLUDE_DIRS})
531
532   add_subdirectory(<pass name>)
533
534 Contents of ``<project dir>/<pass name>/CMakeLists.txt``:
535
536 .. code-block:: cmake
537
538   add_library(LLVMPassname MODULE Pass.cpp)
539
540 Note if you intend for this pass to be merged into the LLVM source tree at some
541 point in the future it might make more sense to use LLVM's internal
542 add_llvm_loadable_module function instead by...
543
544
545 Adding the following to ``<project dir>/CMakeLists.txt`` (after
546 ``find_package(LLVM ...)``)
547
548 .. code-block:: cmake
549
550   list(APPEND CMAKE_MODULE_PATH "${LLVM_CMAKE_DIR}")
551   include(AddLLVM)
552
553 And then changing ``<project dir>/<pass name>/CMakeLists.txt`` to
554
555 .. code-block:: cmake
556
557   add_llvm_loadable_module(LLVMPassname
558     Pass.cpp
559     )
560
561 When you are done developing your pass, you may wish to integrate it
562 into LLVM source tree. You can achieve it in two easy steps:
563
564 #. Copying ``<pass name>`` folder into ``<LLVM root>/lib/Transform`` directory.
565
566 #. Adding ``add_subdirectory(<pass name>)`` line into
567    ``<LLVM root>/lib/Transform/CMakeLists.txt``.
568
569 Compiler/Platform-specific topics
570 =================================
571
572 Notes for specific compilers and/or platforms.
573
574 Microsoft Visual C++
575 --------------------
576
577 **LLVM_COMPILER_JOBS**:STRING
578   Specifies the maximum number of parallell compiler jobs to use per project
579   when building with msbuild or Visual Studio. Only supported for the Visual
580   Studio 2010 CMake generator. 0 means use all processors. Default is 0.