Merge pull request #2345 from mbechard/master
[platform/upstream/glslang.git] / README.md
1 # News
2
3 1. Visual Studio 2013 is no longer supported
4
5    [As scheduled](https://github.com/KhronosGroup/glslang/blob/9eef54b2513ca6b40b47b07d24f453848b65c0df/README.md#planned-deprecationsremovals),
6 Microsoft Visual Studio 2013 is no longer officially supported. \
7    Please upgrade to at least Visual Studio 2015.
8
9 2. The versioning scheme is being improved, and you might notice some differences.  This is currently WIP, but will be coming soon.  See, for example, PR #2277.
10
11 3. If you get a new **compilation error due to a missing header**, it might be caused by this planned removal:
12
13 **SPIRV Folder, 1-May, 2020.** Glslang, when installed through CMake,
14 will install a `SPIRV` folder into `${CMAKE_INSTALL_INCLUDEDIR}`.
15 This `SPIRV` folder is being moved to `glslang/SPIRV`.
16 During the transition the `SPIRV` folder will be installed into both locations.
17 The old install of `SPIRV/` will be removed as a CMake install target no sooner than May 1, 2020.
18 See issue #1964.
19
20 If people are only using this location to get spirv.hpp, I recommend they get that from [SPIRV-Headers](https://github.com/KhronosGroup/SPIRV-Headers) instead.
21
22 [![Build Status](https://travis-ci.org/KhronosGroup/glslang.svg?branch=master)](https://travis-ci.org/KhronosGroup/glslang)
23 [![Build status](https://ci.appveyor.com/api/projects/status/q6fi9cb0qnhkla68/branch/master?svg=true)](https://ci.appveyor.com/project/Khronoswebmaster/glslang/branch/master)
24
25 # Glslang Components and Status
26
27 There are several components:
28
29 ### Reference Validator and GLSL/ESSL -> AST Front End
30
31 An OpenGL GLSL and OpenGL|ES GLSL (ESSL) front-end for reference validation and translation of GLSL/ESSL into an internal abstract syntax tree (AST).
32
33 **Status**: Virtually complete, with results carrying similar weight as the specifications.
34
35 ### HLSL -> AST Front End
36
37 An HLSL front-end for translation of an approximation of HLSL to glslang's AST form.
38
39 **Status**: Partially complete. Semantics are not reference quality and input is not validated.
40 This is in contrast to the [DXC project](https://github.com/Microsoft/DirectXShaderCompiler), which receives a much larger investment and attempts to have definitive/reference-level semantics.
41
42 See [issue 362](https://github.com/KhronosGroup/glslang/issues/362) and [issue 701](https://github.com/KhronosGroup/glslang/issues/701) for current status.
43
44 ### AST -> SPIR-V Back End
45
46 Translates glslang's AST to the Khronos-specified SPIR-V intermediate language.
47
48 **Status**: Virtually complete.
49
50 ### Reflector
51
52 An API for getting reflection information from the AST, reflection types/variables/etc. from the HLL source (not the SPIR-V).
53
54 **Status**: There is a large amount of functionality present, but no specification/goal to measure completeness against.  It is accurate for the input HLL and AST, but only approximate for what would later be emitted for SPIR-V.
55
56 ### Standalone Wrapper
57
58 `glslangValidator` is command-line tool for accessing the functionality above.
59
60 Status: Complete.
61
62 Tasks waiting to be done are documented as GitHub issues.
63
64 ## Other References
65
66 Also see the Khronos landing page for glslang as a reference front end:
67
68 https://www.khronos.org/opengles/sdk/tools/Reference-Compiler/
69
70 The above page, while not kept up to date, includes additional information regarding glslang as a reference validator.
71
72 # How to Use Glslang
73
74 ## Execution of Standalone Wrapper
75
76 To use the standalone binary form, execute `glslangValidator`, and it will print
77 a usage statement.  Basic operation is to give it a file containing a shader,
78 and it will print out warnings/errors and optionally an AST.
79
80 The applied stage-specific rules are based on the file extension:
81 * `.vert` for a vertex shader
82 * `.tesc` for a tessellation control shader
83 * `.tese` for a tessellation evaluation shader
84 * `.geom` for a geometry shader
85 * `.frag` for a fragment shader
86 * `.comp` for a compute shader
87
88 There is also a non-shader extension
89 * `.conf` for a configuration file of limits, see usage statement for example
90
91 ## Building
92
93 Instead of building manually, you can also download the binaries for your
94 platform directly from the [master-tot release][master-tot-release] on GitHub.
95 Those binaries are automatically uploaded by the buildbots after successful
96 testing and they always reflect the current top of the tree of the master
97 branch.
98
99 ### Dependencies
100
101 * A C++11 compiler.
102   (For MSVS: 2015 is recommended, 2013 is fully supported/tested, and 2010 support is attempted, but not tested.)
103 * [CMake][cmake]: for generating compilation targets.
104 * make: _Linux_, ninja is an alternative, if configured.
105 * [Python 3.x][python]: for executing SPIRV-Tools scripts. (Optional if not using SPIRV-Tools and the 'External' subdirectory does not exist.)
106 * [bison][bison]: _optional_, but needed when changing the grammar (glslang.y).
107 * [googletest][googletest]: _optional_, but should use if making any changes to glslang.
108
109 ### Build steps
110
111 The following steps assume a Bash shell. On Windows, that could be the Git Bash
112 shell or some other shell of your choosing.
113
114 #### 1) Check-Out this project
115
116 ```bash
117 cd <parent of where you want glslang to be>
118 git clone https://github.com/KhronosGroup/glslang.git
119 ```
120
121 #### 2) Check-Out External Projects
122
123 ```bash
124 cd <the directory glslang was cloned to, "External" will be a subdirectory>
125 git clone https://github.com/google/googletest.git External/googletest
126 ```
127
128 If you want to use googletest with Visual Studio 2013, you also need to check out an older version:
129
130 ```bash
131 # to use googletest with Visual Studio 2013
132 cd External/googletest
133 git checkout 440527a61e1c91188195f7de212c63c77e8f0a45
134 cd ../..
135 ```
136
137 If you wish to assure that SPIR-V generated from HLSL is legal for Vulkan,
138 wish to invoke -Os to reduce SPIR-V size from HLSL or GLSL, or wish to run the
139 integrated test suite, install spirv-tools with this:
140
141 ```bash
142 ./update_glslang_sources.py
143 ```
144
145 #### 3) Configure
146
147 Assume the source directory is `$SOURCE_DIR` and the build directory is
148 `$BUILD_DIR`. First ensure the build directory exists, then navigate to it:
149
150 ```bash
151 mkdir -p $BUILD_DIR
152 cd $BUILD_DIR
153 ```
154
155 For building on Linux:
156
157 ```bash
158 cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DCMAKE_INSTALL_PREFIX="$(pwd)/install" $SOURCE_DIR
159 # "Release" (for CMAKE_BUILD_TYPE) could also be "Debug" or "RelWithDebInfo"
160 ```
161
162 For building on Android:
163 ```bash
164 cmake $SOURCE_DIR -G "Unix Makefiles" -DCMAKE_INSTALL_PREFIX="$(pwd)/install" -DANDROID_ABI=arm64-v8a -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DANDROID_STL=c++_static -DANDROID_PLATFORM=android-24 -DCMAKE_SYSTEM_NAME=Android -DANDROID_TOOLCHAIN=clang -DANDROID_ARM_MODE=arm -DCMAKE_MAKE_PROGRAM=$ANDROID_NDK_ROOT/prebuilt/linux-x86_64/bin/make -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=$ANDROID_NDK_ROOT/build/cmake/android.toolchain.cmake
165 # If on Windows will be -DCMAKE_MAKE_PROGRAM=%ANDROID_NDK_ROOT%\prebuilt\windows-x86_64\bin\make.exe
166 # -G is needed for building on Windows
167 # -DANDROID_ABI can also be armeabi-v7a for 32 bit
168 ```
169
170 For building on Windows:
171
172 ```bash
173 cmake $SOURCE_DIR -DCMAKE_INSTALL_PREFIX="$(pwd)/install"
174 # The CMAKE_INSTALL_PREFIX part is for testing (explained later).
175 ```
176
177 The CMake GUI also works for Windows (version 3.4.1 tested).
178
179 Also, consider using `git config --global core.fileMode false` (or with `--local`) on Windows
180 to prevent the addition of execution permission on files.
181
182 #### 4) Build and Install
183
184 ```bash
185 # for Linux:
186 make -j4 install
187
188 # for Windows:
189 cmake --build . --config Release --target install
190 # "Release" (for --config) could also be "Debug", "MinSizeRel", or "RelWithDebInfo"
191 ```
192
193 If using MSVC, after running CMake to configure, use the
194 Configuration Manager to check the `INSTALL` project.
195
196 ### If you need to change the GLSL grammar
197
198 The grammar in `glslang/MachineIndependent/glslang.y` has to be recompiled with
199 bison if it changes, the output files are committed to the repo to avoid every
200 developer needing to have bison configured to compile the project when grammar
201 changes are quite infrequent. For windows you can get binaries from
202 [GnuWin32][bison-gnu-win32].
203
204 The command to rebuild is:
205
206 ```bash
207 m4 -P MachineIndependent/glslang.m4 > MachineIndependent/glslang.y
208 bison --defines=MachineIndependent/glslang_tab.cpp.h
209       -t MachineIndependent/glslang.y
210       -o MachineIndependent/glslang_tab.cpp
211 ```
212
213 The above commands are also available in the bash script in `updateGrammar`,
214 when executed from the glslang subdirectory of the glslang repository.
215 With no arguments it builds the full grammar, and with a "web" argument,
216 the web grammar subset (see more about the web subset in the next section).
217
218 ### Building to WASM for the Web and Node
219 ### Building a standalone JS/WASM library for the Web and Node
220
221 Use the steps in [Build Steps](#build-steps), with the following notes/exceptions:
222 * `emsdk` needs to be present in your executable search path, *PATH* for
223   Bash-like environments:
224   + [Instructions located here](https://emscripten.org/docs/getting_started/downloads.html#sdk-download-and-install)
225 * Wrap cmake call: `emcmake cmake`
226 * Set `-DBUILD_TESTING=OFF -DENABLE_OPT=OFF -DINSTALL_GTEST=OFF`.
227 * Set `-DENABLE_HLSL=OFF` if HLSL is not needed.
228 * For a standalone JS/WASM library, turn on `-DENABLE_GLSLANG_JS=ON`.
229 * For building a minimum-size web subset of core glslang:
230   + turn on `-DENABLE_GLSLANG_WEBMIN=ON` (disables HLSL)
231   + execute `updateGrammar web` from the glslang subdirectory
232     (or if using your own scripts, `m4` needs a `-DGLSLANG_WEB` argument)
233   + optionally, for GLSL compilation error messages, turn on
234     `-DENABLE_GLSLANG_WEBMIN_DEVEL=ON`
235 * To get a fully minimized build, make sure to use `brotli` to compress the .js
236   and .wasm files
237
238 Example:
239
240 ```sh
241 emcmake cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DENABLE_GLSLANG_JS=ON \
242     -DENABLE_HLSL=OFF -DBUILD_TESTING=OFF -DENABLE_OPT=OFF -DINSTALL_GTEST=OFF ..
243 ```
244
245 ## Building glslang - Using vcpkg
246
247 You can download and install glslang using the [vcpkg](https://github.com/Microsoft/vcpkg) dependency manager:
248
249     git clone https://github.com/Microsoft/vcpkg.git
250     cd vcpkg
251     ./bootstrap-vcpkg.sh
252     ./vcpkg integrate install
253     ./vcpkg install glslang
254
255 The glslang port in vcpkg is kept up to date by Microsoft team members and community contributors. If the version is out of date, please [create an issue or pull request](https://github.com/Microsoft/vcpkg) on the vcpkg repository.
256
257 ## Testing
258
259 Right now, there are two test harnesses existing in glslang: one is [Google
260 Test](gtests/), one is the [`runtests` script](Test/runtests). The former
261 runs unit tests and single-shader single-threaded integration tests, while
262 the latter runs multiple-shader linking tests and multi-threaded tests.
263
264 ### Running tests
265
266 The [`runtests` script](Test/runtests) requires compiled binaries to be
267 installed into `$BUILD_DIR/install`. Please make sure you have supplied the
268 correct configuration to CMake (using `-DCMAKE_INSTALL_PREFIX`) when building;
269 otherwise, you may want to modify the path in the `runtests` script.
270
271 Running Google Test-backed tests:
272
273 ```bash
274 cd $BUILD_DIR
275
276 # for Linux:
277 ctest
278
279 # for Windows:
280 ctest -C {Debug|Release|RelWithDebInfo|MinSizeRel}
281
282 # or, run the test binary directly
283 # (which gives more fine-grained control like filtering):
284 <dir-to-glslangtests-in-build-dir>/glslangtests
285 ```
286
287 Running `runtests` script-backed tests:
288
289 ```bash
290 cd $SOURCE_DIR/Test && ./runtests
291 ```
292
293 If some tests fail with validation errors, there may be a mismatch between the
294 version of `spirv-val` on the system and the version of glslang.  In this
295 case, it is necessary to run `update_glslang_sources.py`.  See "Check-Out
296 External Projects" above for more details.
297
298 ### Contributing tests
299
300 Test results should always be included with a pull request that modifies
301 functionality.
302
303 If you are writing unit tests, please use the Google Test framework and
304 place the tests under the `gtests/` directory.
305
306 Integration tests are placed in the `Test/` directory. It contains test input
307 and a subdirectory `baseResults/` that contains the expected results of the
308 tests.  Both the tests and `baseResults/` are under source-code control.
309
310 Google Test runs those integration tests by reading the test input, compiling
311 them, and then compare against the expected results in `baseResults/`. The
312 integration tests to run via Google Test is registered in various
313 `gtests/*.FromFile.cpp` source files. `glslangtests` provides a command-line
314 option `--update-mode`, which, if supplied, will overwrite the golden files
315 under the `baseResults/` directory with real output from that invocation.
316 For more information, please check `gtests/` directory's
317 [README](gtests/README.md).
318
319 For the `runtests` script, it will generate current results in the
320 `localResults/` directory and `diff` them against the `baseResults/`.
321 When you want to update the tracked test results, they need to be
322 copied from `localResults/` to `baseResults/`.  This can be done by
323 the `bump` shell script.
324
325 You can add your own private list of tests, not tracked publicly, by using
326 `localtestlist` to list non-tracked tests.  This is automatically read
327 by `runtests` and included in the `diff` and `bump` process.
328
329 ## Programmatic Interfaces
330
331 Another piece of software can programmatically translate shaders to an AST
332 using one of two different interfaces:
333 * A new C++ class-oriented interface, or
334 * The original C functional interface
335
336 The `main()` in `StandAlone/StandAlone.cpp` shows examples using both styles.
337
338 ### C++ Class Interface (new, preferred)
339
340 This interface is in roughly the last 1/3 of `ShaderLang.h`.  It is in the
341 glslang namespace and contains the following, here with suggested calls
342 for generating SPIR-V:
343
344 ```cxx
345 const char* GetEsslVersionString();
346 const char* GetGlslVersionString();
347 bool InitializeProcess();
348 void FinalizeProcess();
349
350 class TShader
351     setStrings(...);
352     setEnvInput(EShSourceHlsl or EShSourceGlsl, stage,  EShClientVulkan or EShClientOpenGL, 100);
353     setEnvClient(EShClientVulkan or EShClientOpenGL, EShTargetVulkan_1_0 or EShTargetVulkan_1_1 or EShTargetOpenGL_450);
354     setEnvTarget(EShTargetSpv, EShTargetSpv_1_0 or EShTargetSpv_1_3);
355     bool parse(...);
356     const char* getInfoLog();
357
358 class TProgram
359     void addShader(...);
360     bool link(...);
361     const char* getInfoLog();
362     Reflection queries
363 ```
364
365 For just validating (not generating code), substitute these calls:
366
367 ```cxx
368     setEnvInput(EShSourceHlsl or EShSourceGlsl, stage,  EShClientNone, 0);
369     setEnvClient(EShClientNone, 0);
370     setEnvTarget(EShTargetNone, 0);
371 ```
372
373 See `ShaderLang.h` and the usage of it in `StandAlone/StandAlone.cpp` for more
374 details. There is a block comment giving more detail above the calls for
375 `setEnvInput, setEnvClient, and setEnvTarget`.
376
377 ### C Functional Interface (original)
378
379 This interface is in roughly the first 2/3 of `ShaderLang.h`, and referred to
380 as the `Sh*()` interface, as all the entry points start `Sh`.
381
382 The `Sh*()` interface takes a "compiler" call-back object, which it calls after
383 building call back that is passed the AST and can then execute a back end on it.
384
385 The following is a simplified resulting run-time call stack:
386
387 ```c
388 ShCompile(shader, compiler) -> compiler(AST) -> <back end>
389 ```
390
391 In practice, `ShCompile()` takes shader strings, default version, and
392 warning/error and other options for controlling compilation.
393
394 ## Basic Internal Operation
395
396 * Initial lexical analysis is done by the preprocessor in
397   `MachineIndependent/Preprocessor`, and then refined by a GLSL scanner
398   in `MachineIndependent/Scan.cpp`.  There is currently no use of flex.
399
400 * Code is parsed using bison on `MachineIndependent/glslang.y` with the
401   aid of a symbol table and an AST.  The symbol table is not passed on to
402   the back-end; the intermediate representation stands on its own.
403   The tree is built by the grammar productions, many of which are
404   offloaded into `ParseHelper.cpp`, and by `Intermediate.cpp`.
405
406 * The intermediate representation is very high-level, and represented
407   as an in-memory tree.   This serves to lose no information from the
408   original program, and to have efficient transfer of the result from
409   parsing to the back-end.  In the AST, constants are propagated and
410   folded, and a very small amount of dead code is eliminated.
411
412   To aid linking and reflection, the last top-level branch in the AST
413   lists all global symbols.
414
415 * The primary algorithm of the back-end compiler is to traverse the
416   tree (high-level intermediate representation), and create an internal
417   object code representation.  There is an example of how to do this
418   in `MachineIndependent/intermOut.cpp`.
419
420 * Reduction of the tree to a linear byte-code style low-level intermediate
421   representation is likely a good way to generate fully optimized code.
422
423 * There is currently some dead old-style linker-type code still lying around.
424
425 * Memory pool: parsing uses types derived from C++ `std` types, using a
426   custom allocator that puts them in a memory pool.  This makes allocation
427   of individual container/contents just few cycles and deallocation free.
428   This pool is popped after the AST is made and processed.
429
430   The use is simple: if you are going to call `new`, there are three cases:
431
432   - the object comes from the pool (its base class has the macro
433     `POOL_ALLOCATOR_NEW_DELETE` in it) and you do not have to call `delete`
434
435   - it is a `TString`, in which case call `NewPoolTString()`, which gets
436     it from the pool, and there is no corresponding `delete`
437
438   - the object does not come from the pool, and you have to do normal
439     C++ memory management of what you `new`
440
441 * Features can be protected by version/extension/stage/profile:
442   See the comment in `glslang/MachineIndependent/Versions.cpp`.
443
444 [cmake]: https://cmake.org/
445 [python]: https://www.python.org/
446 [bison]: https://www.gnu.org/software/bison/
447 [googletest]: https://github.com/google/googletest
448 [bison-gnu-win32]: http://gnuwin32.sourceforge.net/packages/bison.htm
449 [master-tot-release]: https://github.com/KhronosGroup/glslang/releases/tag/master-tot