Disable use list order on the gold plugin.
[oota-llvm.git] / docs / GoldPlugin.rst
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2 The LLVM gold plugin
3 ====================
4
5 Introduction
6 ============
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8 Building with link time optimization requires cooperation from
9 the system linker. LTO support on Linux systems requires that you use the
10 `gold linker`_ which supports LTO via plugins. This is the same mechanism
11 used by the `GCC LTO`_ project.
12
13 The LLVM gold plugin implements the gold plugin interface on top of
14 :ref:`libLTO`.  The same plugin can also be used by other tools such as
15 ``ar`` and ``nm``.
16
17 .. _`gold linker`: http://sourceware.org/binutils
18 .. _`GCC LTO`: http://gcc.gnu.org/wiki/LinkTimeOptimization
19 .. _`gold plugin interface`: http://gcc.gnu.org/wiki/whopr/driver
20
21 .. _lto-how-to-build:
22
23 How to build it
24 ===============
25
26 You need to have gold with plugin support and build the LLVMgold plugin.
27 Check whether you have gold running ``/usr/bin/ld -v``. It will report "GNU
28 gold" or else "GNU ld" if not. If you have gold, check for plugin support
29 by running ``/usr/bin/ld -plugin``. If it complains "missing argument" then
30 you have plugin support. If not, such as an "unknown option" error then you
31 will either need to build gold or install a version with plugin support.
32
33 * Download, configure and build gold with plugin support:
34
35   .. code-block:: bash
36
37      $ git clone --depth 1 git://sourceware.org/git/binutils-gdb.git binutils
38      $ mkdir build
39      $ cd build
40      $ ../binutils/configure --enable-gold --enable-plugins --disable-werror
41      $ make all-gold
42
43   That should leave you with ``build/gold/ld-new`` which supports
44   the ``-plugin`` option. Running ``make`` will additionally build
45   ``build/binutils/ar`` and ``nm-new`` binaries supporting plugins.
46
47 * Build the LLVMgold plugin.  If building with autotools, run configure with
48   ``--with-binutils-include=/path/to/binutils/include`` and run ``make``.
49   If building with CMake, run cmake with
50   ``-DLLVM_BINUTILS_INCDIR=/path/to/binutils/include``.  The correct include
51   path will contain the file ``plugin-api.h``.
52
53 Usage
54 =====
55
56 The linker takes a ``-plugin`` option that points to the path of
57 the plugin ``.so`` file. To find out what link command ``gcc``
58 would run in a given situation, run ``gcc -v [...]`` and
59 look for the line where it runs ``collect2``. Replace that with
60 ``ld-new -plugin /path/to/LLVMgold.so`` to test it out. Once you're
61 ready to switch to using gold, backup your existing ``/usr/bin/ld``
62 then replace it with ``ld-new``.
63
64 You should produce bitcode files from ``clang`` with the option
65 ``-flto``. This flag will also cause ``clang`` to look for the gold plugin in
66 the ``lib`` directory under its prefix and pass the ``-plugin`` option to
67 ``ld``. It will not look for an alternate linker, which is why you need
68 gold to be the installed system linker in your path.
69
70 ``ar`` and ``nm`` also accept the ``-plugin`` option and it's possible to
71 to install ``LLVMgold.so`` to ``/usr/lib/bfd-plugins`` for a seamless setup.
72 If you built your own gold, be sure to install the ``ar`` and ``nm-new`` you
73 built to ``/usr/bin``.
74
75
76 Example of link time optimization
77 ---------------------------------
78
79 The following example shows a worked example of the gold plugin mixing LLVM
80 bitcode and native code.
81
82 .. code-block:: c
83
84    --- a.c ---
85    #include <stdio.h>
86
87    extern void foo1(void);
88    extern void foo4(void);
89
90    void foo2(void) {
91      printf("Foo2\n");
92    }
93
94    void foo3(void) {
95      foo4();
96    }
97
98    int main(void) {
99      foo1();
100    }
101
102    --- b.c ---
103    #include <stdio.h>
104
105    extern void foo2(void);
106
107    void foo1(void) {
108      foo2();
109    }
110
111    void foo4(void) {
112      printf("Foo4");
113    }
114
115 .. code-block:: bash
116
117    --- command lines ---
118    $ clang -flto a.c -c -o a.o      # <-- a.o is LLVM bitcode file
119    $ ar q a.a a.o                   # <-- a.a is an archive with LLVM bitcode
120    $ clang b.c -c -o b.o            # <-- b.o is native object file
121    $ clang -flto a.a b.o -o main    # <-- link with LLVMgold plugin
122
123 Gold informs the plugin that foo3 is never referenced outside the IR,
124 leading LLVM to delete that function. However, unlike in the :ref:`libLTO
125 example <libLTO-example>` gold does not currently eliminate foo4.
126
127 Quickstart for using LTO with autotooled projects
128 =================================================
129
130 Once your system ``ld``, ``ar``, and ``nm`` all support LLVM bitcode,
131 everything is in place for an easy to use LTO build of autotooled projects:
132
133 * Follow the instructions :ref:`on how to build LLVMgold.so
134   <lto-how-to-build>`.
135
136 * Install the newly built binutils to ``$PREFIX``
137
138 * Copy ``Release/lib/LLVMgold.so`` to ``$PREFIX/lib/bfd-plugins/``
139
140 * Set environment variables (``$PREFIX`` is where you installed clang and
141   binutils):
142
143   .. code-block:: bash
144
145      export CC="$PREFIX/bin/clang -flto"
146      export CXX="$PREFIX/bin/clang++ -flto"
147      export AR="$PREFIX/bin/ar"
148      export NM="$PREFIX/bin/nm"
149      export RANLIB=/bin/true #ranlib is not needed, and doesn't support .bc files in .a
150
151 * Or you can just set your path:
152
153   .. code-block:: bash
154
155      export PATH="$PREFIX/bin:$PATH"
156      export CC="clang -flto"
157      export CXX="clang++ -flto"
158      export RANLIB=/bin/true
159 * Configure and build the project as usual:
160
161   .. code-block:: bash
162
163      % ./configure && make && make check
164
165 The environment variable settings may work for non-autotooled projects too,
166 but you may need to set the ``LD`` environment variable as well.
167
168 Licensing
169 =========
170
171 Gold is licensed under the GPLv3. LLVMgold uses the interface file
172 ``plugin-api.h`` from gold which means that the resulting ``LLVMgold.so``
173 binary is also GPLv3. This can still be used to link non-GPLv3 programs
174 just as much as gold could without the plugin.