[clang] Add -fc++-abi= flag for specifying which C++ ABI to use
authorLeonard Chan <leonardchan@google.com>
Wed, 12 Aug 2020 01:03:07 +0000 (18:03 -0700)
committerLeonard Chan <leonardchan@google.com>
Wed, 14 Oct 2020 19:31:21 +0000 (12:31 -0700)
This implements the flag proposed in RFC http://lists.llvm.org/pipermail/cfe-dev/2020-August/066437.html.

The goal is to add a way to override the default target C++ ABI through
a compiler flag. This makes it easier to test and transition between different
C++ ABIs through compile flags rather than build flags.

In this patch:
- Store `-fc++-abi=` in a LangOpt. This isn't stored in a
  CodeGenOpt because there are instances outside of codegen where Clang
  needs to know what the ABI is (particularly through
  ASTContext::createCXXABI), and we should be able to override the
  target default if the flag is provided at that point.
- Expose the existing ABIs in TargetCXXABI as values that can be passed
  through this flag.
  - Create a .def file for these ABIs to make it easier to check flag
    values.
  - Add an error for diagnosing bad ABI flag values.

Differential Revision: https://reviews.llvm.org/D85802

12 files changed:
clang/include/clang/AST/ASTContext.h
clang/include/clang/Basic/DiagnosticDriverKinds.td
clang/include/clang/Basic/LangOptions.h
clang/include/clang/Basic/TargetCXXABI.def [new file with mode: 0644]
clang/include/clang/Basic/TargetCXXABI.h
clang/include/clang/Driver/Options.td
clang/lib/AST/ASTContext.cpp
clang/lib/CodeGen/CodeGenModule.cpp
clang/lib/CodeGen/ItaniumCXXABI.cpp
clang/lib/Driver/ToolChains/Clang.cpp
clang/lib/Frontend/CompilerInvocation.cpp
clang/test/Frontend/invalid-cxx-abi.cpp [new file with mode: 0644]

index 3f4079e..e5c8086 100644 (file)
@@ -39,6 +39,7 @@
 #include "clang/Basic/SanitizerBlacklist.h"
 #include "clang/Basic/SourceLocation.h"
 #include "clang/Basic/Specifiers.h"
+#include "clang/Basic/TargetCXXABI.h"
 #include "clang/Basic/XRayLists.h"
 #include "llvm/ADT/APSInt.h"
 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
@@ -697,6 +698,11 @@ public:
     return FullSourceLoc(Loc,SourceMgr);
   }
 
+  /// Return the C++ ABI kind that should be used. The C++ ABI can be overriden
+  /// at compile time with `-fc++-abi=`. If this is not provided, we instead use
+  /// the default ABI set by the target.
+  TargetCXXABI::Kind getCXXABIKind() const;
+
   /// All comments in this translation unit.
   RawCommentList Comments;
 
index 29bc19e..f1b3d4d 100644 (file)
@@ -524,4 +524,6 @@ def err_drv_invalid_object_mode : Error<"OBJECT_MODE setting %0 is not recognize
 
 def err_drv_invalid_sve_vector_bits : Error<
   "'-msve-vector-bits' is not supported without SVE enabled">;
+
+def err_invalid_cxx_abi : Error<"Invalid C++ ABI name '%0'">;
 }
index 84d25c3..147fab6 100644 (file)
@@ -18,6 +18,7 @@
 #include "clang/Basic/LLVM.h"
 #include "clang/Basic/ObjCRuntime.h"
 #include "clang/Basic/Sanitizers.h"
+#include "clang/Basic/TargetCXXABI.h"
 #include "clang/Basic/Visibility.h"
 #include "llvm/ADT/FloatingPointMode.h"
 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
@@ -294,6 +295,10 @@ public:
   /// host code generation.
   std::string OMPHostIRFile;
 
+  /// C++ ABI to compile with, if specified by the frontend through -fc++-abi=.
+  /// This overrides the default ABI used by the target.
+  llvm::Optional<TargetCXXABI::Kind> CXXABI;
+
   /// Indicates whether the front-end is explicitly told that the
   /// input is a header file (i.e. -x c-header).
   bool IsHeaderFile = false;
diff --git a/clang/include/clang/Basic/TargetCXXABI.def b/clang/include/clang/Basic/TargetCXXABI.def
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0ae0bb5
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,129 @@
+//===--- TargetCXXABI.def - Target C++ ABI database --------------- C++ -*-===//
+//
+// Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
+// See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
+// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
+// This file defines the various C++ ABI kinds used on different platforms.
+// Users of this file must define the CXXABI macro to make use of this
+// information.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+#ifndef CXXABI
+#error Define the CXXABI macro to handle C++ ABI kinds.
+#endif
+
+#ifndef ITANIUM_CXXABI
+#define ITANIUM_CXXABI(Name, Str) CXXABI(Name, Str)
+#endif
+
+#ifndef MICROSOFT_CXXABI
+#define MICROSOFT_CXXABI(Name, Str) CXXABI(Name, Str)
+#endif
+
+/// The generic Itanium ABI is the standard ABI of most open-source
+/// and Unix-like platforms.  It is the primary ABI targeted by
+/// many compilers, including Clang and GCC.
+///
+/// It is documented here:
+///   http://www.codesourcery.com/public/cxx-abi/
+ITANIUM_CXXABI(GenericItanium, "itanium")
+
+/// The generic ARM ABI is a modified version of the Itanium ABI
+/// proposed by ARM for use on ARM-based platforms.
+///
+/// These changes include:
+///   - the representation of member function pointers is adjusted
+///     to not conflict with the 'thumb' bit of ARM function pointers;
+///   - constructors and destructors return 'this';
+///   - guard variables are smaller;
+///   - inline functions are never key functions;
+///   - array cookies have a slightly different layout;
+///   - additional convenience functions are specified;
+///   - and more!
+///
+/// It is documented here:
+///    http://infocenter.arm.com
+///                    /help/topic/com.arm.doc.ihi0041c/IHI0041C_cppabi.pdf
+ITANIUM_CXXABI(GenericARM, "arm")
+
+/// The iOS ABI is a partial implementation of the ARM ABI.
+/// Several of the features of the ARM ABI were not fully implemented
+/// in the compilers that iOS was launched with.
+///
+/// Essentially, the iOS ABI includes the ARM changes to:
+///   - member function pointers,
+///   - guard variables,
+///   - array cookies, and
+///   - constructor/destructor signatures.
+ITANIUM_CXXABI(iOS, "ios")
+
+/// The iOS 64-bit ABI is follows ARM's published 64-bit ABI more
+/// closely, but we don't guarantee to follow it perfectly.
+///
+/// It is documented here:
+///    http://infocenter.arm.com
+///                  /help/topic/com.arm.doc.ihi0059a/IHI0059A_cppabi64.pdf
+ITANIUM_CXXABI(iOS64, "ios64")
+
+/// WatchOS is a modernisation of the iOS ABI, which roughly means it's
+/// the iOS64 ABI ported to 32-bits. The primary difference from iOS64 is
+/// that RTTI objects must still be unique at the moment.
+ITANIUM_CXXABI(WatchOS, "watchos")
+
+/// The generic AArch64 ABI is also a modified version of the Itanium ABI,
+/// but it has fewer divergences than the 32-bit ARM ABI.
+///
+/// The relevant changes from the generic ABI in this case are:
+///   - representation of member function pointers adjusted as in ARM.
+///   - guard variables  are smaller.
+ITANIUM_CXXABI(GenericAArch64, "aarch64")
+
+/// The generic Mips ABI is a modified version of the Itanium ABI.
+///
+/// At the moment, only change from the generic ABI in this case is:
+///   - representation of member function pointers adjusted as in ARM.
+ITANIUM_CXXABI(GenericMIPS, "mips")
+
+/// The WebAssembly ABI is a modified version of the Itanium ABI.
+///
+/// The changes from the Itanium ABI are:
+///   - representation of member function pointers is adjusted, as in ARM;
+///   - member functions are not specially aligned;
+///   - constructors and destructors return 'this', as in ARM;
+///   - guard variables are 32-bit on wasm32, as in ARM;
+///   - unused bits of guard variables are reserved, as in ARM;
+///   - inline functions are never key functions, as in ARM;
+///   - C++11 POD rules are used for tail padding, as in iOS64.
+///
+/// TODO: At present the WebAssembly ABI is not considered stable, so none
+/// of these details is necessarily final yet.
+ITANIUM_CXXABI(WebAssembly, "webassembly")
+
+/// The Fuchsia ABI is a modified version of the Itanium ABI.
+///
+/// The relevant changes from the Itanium ABI are:
+///   - constructors and destructors return 'this', as in ARM.
+ITANIUM_CXXABI(Fuchsia, "fuchsia")
+
+/// The XL ABI is the ABI used by IBM xlclang compiler and is a modified
+/// version of the Itanium ABI.
+///
+/// The relevant changes from the Itanium ABI are:
+///   - static initialization is adjusted to use sinit and sterm functions;
+ITANIUM_CXXABI(XL, "xl")
+
+/// The Microsoft ABI is the ABI used by Microsoft Visual Studio (and
+/// compatible compilers).
+///
+/// FIXME: should this be split into Win32 and Win64 variants?
+///
+/// Only scattered and incomplete official documentation exists.
+MICROSOFT_CXXABI(Microsoft, "microsoft")
+
+#undef CXXABI
+#undef ITANIUM_CXXABI
+#undef MICROSOFT_CXXABI
index 93f70fc..ed6438a 100644 (file)
@@ -15,6 +15,7 @@
 #ifndef LLVM_CLANG_BASIC_TARGETCXXABI_H
 #define LLVM_CLANG_BASIC_TARGETCXXABI_H
 
+#include "llvm/ADT/StringMap.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 
 namespace clang {
@@ -24,105 +25,8 @@ class TargetCXXABI {
 public:
   /// The basic C++ ABI kind.
   enum Kind {
-    /// The generic Itanium ABI is the standard ABI of most open-source
-    /// and Unix-like platforms.  It is the primary ABI targeted by
-    /// many compilers, including Clang and GCC.
-    ///
-    /// It is documented here:
-    ///   http://www.codesourcery.com/public/cxx-abi/
-    GenericItanium,
-
-    /// The generic ARM ABI is a modified version of the Itanium ABI
-    /// proposed by ARM for use on ARM-based platforms.
-    ///
-    /// These changes include:
-    ///   - the representation of member function pointers is adjusted
-    ///     to not conflict with the 'thumb' bit of ARM function pointers;
-    ///   - constructors and destructors return 'this';
-    ///   - guard variables are smaller;
-    ///   - inline functions are never key functions;
-    ///   - array cookies have a slightly different layout;
-    ///   - additional convenience functions are specified;
-    ///   - and more!
-    ///
-    /// It is documented here:
-    ///    http://infocenter.arm.com
-    ///                    /help/topic/com.arm.doc.ihi0041c/IHI0041C_cppabi.pdf
-    GenericARM,
-
-    /// The iOS ABI is a partial implementation of the ARM ABI.
-    /// Several of the features of the ARM ABI were not fully implemented
-    /// in the compilers that iOS was launched with.
-    ///
-    /// Essentially, the iOS ABI includes the ARM changes to:
-    ///   - member function pointers,
-    ///   - guard variables,
-    ///   - array cookies, and
-    ///   - constructor/destructor signatures.
-    iOS,
-
-    /// The iOS 64-bit ABI is follows ARM's published 64-bit ABI more
-    /// closely, but we don't guarantee to follow it perfectly.
-    ///
-    /// It is documented here:
-    ///    http://infocenter.arm.com
-    ///                  /help/topic/com.arm.doc.ihi0059a/IHI0059A_cppabi64.pdf
-    iOS64,
-
-    /// WatchOS is a modernisation of the iOS ABI, which roughly means it's
-    /// the iOS64 ABI ported to 32-bits. The primary difference from iOS64 is
-    /// that RTTI objects must still be unique at the moment.
-    WatchOS,
-
-    /// The generic AArch64 ABI is also a modified version of the Itanium ABI,
-    /// but it has fewer divergences than the 32-bit ARM ABI.
-    ///
-    /// The relevant changes from the generic ABI in this case are:
-    ///   - representation of member function pointers adjusted as in ARM.
-    ///   - guard variables  are smaller.
-    GenericAArch64,
-
-    /// The generic Mips ABI is a modified version of the Itanium ABI.
-    ///
-    /// At the moment, only change from the generic ABI in this case is:
-    ///   - representation of member function pointers adjusted as in ARM.
-    GenericMIPS,
-
-    /// The WebAssembly ABI is a modified version of the Itanium ABI.
-    ///
-    /// The changes from the Itanium ABI are:
-    ///   - representation of member function pointers is adjusted, as in ARM;
-    ///   - member functions are not specially aligned;
-    ///   - constructors and destructors return 'this', as in ARM;
-    ///   - guard variables are 32-bit on wasm32, as in ARM;
-    ///   - unused bits of guard variables are reserved, as in ARM;
-    ///   - inline functions are never key functions, as in ARM;
-    ///   - C++11 POD rules are used for tail padding, as in iOS64.
-    ///
-    /// TODO: At present the WebAssembly ABI is not considered stable, so none
-    /// of these details is necessarily final yet.
-    WebAssembly,
-
-    /// The Fuchsia ABI is a modified version of the Itanium ABI.
-    ///
-    /// The relevant changes from the Itanium ABI are:
-    ///   - constructors and destructors return 'this', as in ARM.
-    Fuchsia,
-
-    /// The XL ABI is the ABI used by IBM xlclang compiler and is a modified
-    /// version of the Itanium ABI.
-    ///
-    /// The relevant changes from the Itanium ABI are:
-    ///   - static initialization is adjusted to use sinit and sterm functions;
-    XL,
-
-    /// The Microsoft ABI is the ABI used by Microsoft Visual Studio (and
-    /// compatible compilers).
-    ///
-    /// FIXME: should this be split into Win32 and Win64 variants?
-    ///
-    /// Only scattered and incomplete official documentation exists.
-    Microsoft
+#define CXXABI(Name, Str) Name,
+#include "TargetCXXABI.def"
   };
 
 private:
@@ -131,7 +35,20 @@ private:
   // audit the users to pass it by reference instead.
   Kind TheKind;
 
+  static const auto &getABIMap() {
+    static llvm::StringMap<Kind> ABIMap = {
+#define CXXABI(Name, Str) {Str, Name},
+#include "TargetCXXABI.def"
+    };
+    return ABIMap;
+  }
+
 public:
+  static Kind getKind(StringRef Name) { return getABIMap().lookup(Name); }
+  static bool isABI(StringRef Name) {
+    return getABIMap().find(Name) != getABIMap().end();
+  }
+
   /// A bogus initialization of the platform ABI.
   TargetCXXABI() : TheKind(GenericItanium) {}
 
@@ -146,19 +63,11 @@ public:
   /// Does this ABI generally fall into the Itanium family of ABIs?
   bool isItaniumFamily() const {
     switch (getKind()) {
-    case Fuchsia:
-    case GenericAArch64:
-    case GenericItanium:
-    case GenericARM:
-    case iOS:
-    case iOS64:
-    case WatchOS:
-    case GenericMIPS:
-    case WebAssembly:
-    case XL:
+#define CXXABI(Name, Str)
+#define ITANIUM_CXXABI(Name, Str) case Name:
+#include "TargetCXXABI.def"
       return true;
-
-    case Microsoft:
+    default:
       return false;
     }
     llvm_unreachable("bad ABI kind");
@@ -167,20 +76,12 @@ public:
   /// Is this ABI an MSVC-compatible ABI?
   bool isMicrosoft() const {
     switch (getKind()) {
-    case Fuchsia:
-    case GenericAArch64:
-    case GenericItanium:
-    case GenericARM:
-    case iOS:
-    case iOS64:
-    case WatchOS:
-    case GenericMIPS:
-    case WebAssembly:
-    case XL:
-      return false;
-
-    case Microsoft:
+#define CXXABI(Name, Str)
+#define MICROSOFT_CXXABI(Name, Str) case Name:
+#include "TargetCXXABI.def"
       return true;
+    default:
+      return false;
     }
     llvm_unreachable("bad ABI kind");
   }
index 34868bd..0365657 100644 (file)
@@ -1371,6 +1371,10 @@ def fno_experimental_relative_cxx_abi_vtables : Flag<["-"], "fno-experimental-re
   Group<f_Group>, Flags<[CC1Option]>,
   HelpText<"Do not use the experimental C++ class ABI for classes with virtual tables">;
 
+def fcxx_abi_EQ : Joined<["-"], "fc++-abi=">,
+                  Group<f_clang_Group>, Flags<[CC1Option]>,
+                  HelpText<"C++ ABI to use. This will override the target C++ ABI.">;
+
 def flat__namespace : Flag<["-"], "flat_namespace">;
 def flax_vector_conversions_EQ : Joined<["-"], "flax-vector-conversions=">, Group<f_Group>,
   HelpText<"Enable implicit vector bit-casts">, Values<"none,integer,all">, Flags<[CC1Option]>;
index 8caff6b..f3680d7 100644 (file)
@@ -879,10 +879,15 @@ ASTContext::getCanonicalTemplateTemplateParmDecl(
   return CanonTTP;
 }
 
+TargetCXXABI::Kind ASTContext::getCXXABIKind() const {
+  auto Kind = getTargetInfo().getCXXABI().getKind();
+  return getLangOpts().CXXABI.getValueOr(Kind);
+}
+
 CXXABI *ASTContext::createCXXABI(const TargetInfo &T) {
   if (!LangOpts.CPlusPlus) return nullptr;
 
-  switch (T.getCXXABI().getKind()) {
+  switch (getCXXABIKind()) {
   case TargetCXXABI::Fuchsia:
   case TargetCXXABI::GenericARM: // Same as Itanium at this level
   case TargetCXXABI::iOS:
index 93b49ec..aaf20ea 100644 (file)
@@ -75,19 +75,14 @@ static llvm::cl::opt<bool> LimitedCoverage(
 static const char AnnotationSection[] = "llvm.metadata";
 
 static CGCXXABI *createCXXABI(CodeGenModule &CGM) {
-  switch (CGM.getTarget().getCXXABI().getKind()) {
-  case TargetCXXABI::Fuchsia:
-  case TargetCXXABI::GenericAArch64:
-  case TargetCXXABI::GenericARM:
-  case TargetCXXABI::iOS:
-  case TargetCXXABI::iOS64:
-  case TargetCXXABI::WatchOS:
-  case TargetCXXABI::GenericMIPS:
-  case TargetCXXABI::GenericItanium:
-  case TargetCXXABI::WebAssembly:
-  case TargetCXXABI::XL:
+  switch (CGM.getContext().getCXXABIKind()) {
+#define ITANIUM_CXXABI(Name, Str) case TargetCXXABI::Name:
+#define CXXABI(Name, Str)
+#include "clang/Basic/TargetCXXABI.def"
     return CreateItaniumCXXABI(CGM);
-  case TargetCXXABI::Microsoft:
+#define MICROSOFT_CXXABI(Name, Str) case TargetCXXABI::Name:
+#define CXXABI(Name, Str)
+#include "clang/Basic/TargetCXXABI.def"
     return CreateMicrosoftCXXABI(CGM);
   }
 
index cfb736c..d4fe0ce 100644 (file)
@@ -542,7 +542,7 @@ private:
 }
 
 CodeGen::CGCXXABI *CodeGen::CreateItaniumCXXABI(CodeGenModule &CGM) {
-  switch (CGM.getTarget().getCXXABI().getKind()) {
+  switch (CGM.getContext().getCXXABIKind()) {
   // For IR-generation purposes, there's no significant difference
   // between the ARM and iOS ABIs.
   case TargetCXXABI::GenericARM:
index d16de89..39fcf24 100644 (file)
@@ -5029,6 +5029,9 @@ void Clang::ConstructJob(Compilation &C, const JobAction &JA,
                    /*Default=*/false))
     Args.AddLastArg(CmdArgs, options::OPT_ffixed_point);
 
+  if (Arg *A = Args.getLastArg(options::OPT_fcxx_abi_EQ))
+    A->render(Args, CmdArgs);
+
   // Handle -{std, ansi, trigraphs} -- take the last of -{std, ansi}
   // (-ansi is equivalent to -std=c89 or -std=c++98).
   //
index a4c56cc..13320eb 100644 (file)
@@ -3513,6 +3513,15 @@ static void ParseLangArgs(LangOptions &Opts, ArgList &Args, InputKind IK,
       Args.hasFlag(OPT_fexperimental_relative_cxx_abi_vtables,
                    OPT_fno_experimental_relative_cxx_abi_vtables,
                    /*default=*/false);
+
+  // The value can be empty, which indicates the system default should be used.
+  StringRef CXXABI = Args.getLastArgValue(OPT_fcxx_abi_EQ);
+  if (!CXXABI.empty()) {
+    if (!TargetCXXABI::isABI(CXXABI))
+      Diags.Report(diag::err_invalid_cxx_abi) << CXXABI;
+    else
+      Opts.CXXABI = TargetCXXABI::getKind(CXXABI);
+  }
 }
 
 static bool isStrictlyPreprocessorAction(frontend::ActionKind Action) {
diff --git a/clang/test/Frontend/invalid-cxx-abi.cpp b/clang/test/Frontend/invalid-cxx-abi.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..20c6d7b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,16 @@
+// These should succeed.
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=itanium %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=arm %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=ios %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=ios64 %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=aarch64 %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=mips %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=webassembly %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=fuchsia %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=xl %s
+// RUN: %clang_cc1 -fc++-abi=microsoft %s
+
+// RUN: not %clang_cc1 -fc++-abi=InvalidABI %s 2>&1 | FileCheck %s -check-prefix=INVALID
+// RUN: not %clang_cc1 -fc++-abi=Fuchsia %s 2>&1 | FileCheck %s -check-prefix=CASE-SENSITIVE
+// INVALID: error: Invalid C++ ABI name 'InvalidABI'
+// CASE-SENSITIVE: error: Invalid C++ ABI name 'Fuchsia'