Mention SystemZ in the release notes
[oota-llvm.git] / docs / CommandLine.rst
1 ==============================
2 CommandLine 2.0 Library Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 This document describes the CommandLine argument processing library.  It will
12 show you how to use it, and what it can do.  The CommandLine library uses a
13 declarative approach to specifying the command line options that your program
14 takes.  By default, these options declarations implicitly hold the value parsed
15 for the option declared (of course this `can be changed`_).
16
17 Although there are a **lot** of command line argument parsing libraries out
18 there in many different languages, none of them fit well with what I needed.  By
19 looking at the features and problems of other libraries, I designed the
20 CommandLine library to have the following features:
21
22 #. Speed: The CommandLine library is very quick and uses little resources.  The
23    parsing time of the library is directly proportional to the number of
24    arguments parsed, not the number of options recognized.  Additionally,
25    command line argument values are captured transparently into user defined
26    global variables, which can be accessed like any other variable (and with the
27    same performance).
28
29 #. Type Safe: As a user of CommandLine, you don't have to worry about
30    remembering the type of arguments that you want (is it an int?  a string? a
31    bool? an enum?) and keep casting it around.  Not only does this help prevent
32    error prone constructs, it also leads to dramatically cleaner source code.
33
34 #. No subclasses required: To use CommandLine, you instantiate variables that
35    correspond to the arguments that you would like to capture, you don't
36    subclass a parser.  This means that you don't have to write **any**
37    boilerplate code.
38
39 #. Globally accessible: Libraries can specify command line arguments that are
40    automatically enabled in any tool that links to the library.  This is
41    possible because the application doesn't have to keep a list of arguments to
42    pass to the parser.  This also makes supporting `dynamically loaded options`_
43    trivial.
44
45 #. Cleaner: CommandLine supports enum and other types directly, meaning that
46    there is less error and more security built into the library.  You don't have
47    to worry about whether your integral command line argument accidentally got
48    assigned a value that is not valid for your enum type.
49
50 #. Powerful: The CommandLine library supports many different types of arguments,
51    from simple `boolean flags`_ to `scalars arguments`_ (`strings`_,
52    `integers`_, `enums`_, `doubles`_), to `lists of arguments`_.  This is
53    possible because CommandLine is...
54
55 #. Extensible: It is very simple to add a new argument type to CommandLine.
56    Simply specify the parser that you want to use with the command line option
57    when you declare it. `Custom parsers`_ are no problem.
58
59 #. Labor Saving: The CommandLine library cuts down on the amount of grunt work
60    that you, the user, have to do.  For example, it automatically provides a
61    ``-help`` option that shows the available command line options for your tool.
62    Additionally, it does most of the basic correctness checking for you.
63
64 #. Capable: The CommandLine library can handle lots of different forms of
65    options often found in real programs.  For example, `positional`_ arguments,
66    ``ls`` style `grouping`_ options (to allow processing '``ls -lad``'
67    naturally), ``ld`` style `prefix`_ options (to parse '``-lmalloc
68    -L/usr/lib``'), and interpreter style options.
69
70 This document will hopefully let you jump in and start using CommandLine in your
71 utility quickly and painlessly.  Additionally it should be a simple reference
72 manual to figure out how stuff works.
73
74 Quick Start Guide
75 =================
76
77 This section of the manual runs through a simple CommandLine'ification of a
78 basic compiler tool.  This is intended to show you how to jump into using the
79 CommandLine library in your own program, and show you some of the cool things it
80 can do.
81
82 To start out, you need to include the CommandLine header file into your program:
83
84 .. code-block:: c++
85
86   #include "llvm/Support/CommandLine.h"
87
88 Additionally, you need to add this as the first line of your main program:
89
90 .. code-block:: c++
91
92   int main(int argc, char **argv) {
93     cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv);
94     ...
95   }
96
97 ... which actually parses the arguments and fills in the variable declarations.
98
99 Now that you are ready to support command line arguments, we need to tell the
100 system which ones we want, and what type of arguments they are.  The CommandLine
101 library uses a declarative syntax to model command line arguments with the
102 global variable declarations that capture the parsed values.  This means that
103 for every command line option that you would like to support, there should be a
104 global variable declaration to capture the result.  For example, in a compiler,
105 we would like to support the Unix-standard '``-o <filename>``' option to specify
106 where to put the output.  With the CommandLine library, this is represented like
107 this:
108
109 .. _scalars arguments:
110 .. _here:
111
112 .. code-block:: c++
113
114   cl::opt<string> OutputFilename("o", cl::desc("Specify output filename"), cl::value_desc("filename"));
115
116 This declares a global variable "``OutputFilename``" that is used to capture the
117 result of the "``o``" argument (first parameter).  We specify that this is a
118 simple scalar option by using the "``cl::opt``" template (as opposed to the
119 "``cl::list``" template), and tell the CommandLine library that the data
120 type that we are parsing is a string.
121
122 The second and third parameters (which are optional) are used to specify what to
123 output for the "``-help``" option.  In this case, we get a line that looks like
124 this:
125
126 ::
127
128   USAGE: compiler [options]
129
130   OPTIONS:
131     -help             - display available options (-help-hidden for more)
132     -o <filename>     - Specify output filename
133
134 Because we specified that the command line option should parse using the
135 ``string`` data type, the variable declared is automatically usable as a real
136 string in all contexts that a normal C++ string object may be used.  For
137 example:
138
139 .. code-block:: c++
140
141   ...
142   std::ofstream Output(OutputFilename.c_str());
143   if (Output.good()) ...
144   ...
145
146 There are many different options that you can use to customize the command line
147 option handling library, but the above example shows the general interface to
148 these options.  The options can be specified in any order, and are specified
149 with helper functions like `cl::desc(...)`_, so there are no positional
150 dependencies to remember.  The available options are discussed in detail in the
151 `Reference Guide`_.
152
153 Continuing the example, we would like to have our compiler take an input
154 filename as well as an output filename, but we do not want the input filename to
155 be specified with a hyphen (ie, not ``-filename.c``).  To support this style of
156 argument, the CommandLine library allows for `positional`_ arguments to be
157 specified for the program.  These positional arguments are filled with command
158 line parameters that are not in option form.  We use this feature like this:
159
160 .. code-block:: c++
161
162
163   cl::opt<string> InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input file>"), cl::init("-"));
164
165 This declaration indicates that the first positional argument should be treated
166 as the input filename.  Here we use the `cl::init`_ option to specify an initial
167 value for the command line option, which is used if the option is not specified
168 (if you do not specify a `cl::init`_ modifier for an option, then the default
169 constructor for the data type is used to initialize the value).  Command line
170 options default to being optional, so if we would like to require that the user
171 always specify an input filename, we would add the `cl::Required`_ flag, and we
172 could eliminate the `cl::init`_ modifier, like this:
173
174 .. code-block:: c++
175
176   cl::opt<string> InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input file>"), cl::Required);
177
178 Again, the CommandLine library does not require the options to be specified in
179 any particular order, so the above declaration is equivalent to:
180
181 .. code-block:: c++
182
183   cl::opt<string> InputFilename(cl::Positional, cl::Required, cl::desc("<input file>"));
184
185 By simply adding the `cl::Required`_ flag, the CommandLine library will
186 automatically issue an error if the argument is not specified, which shifts all
187 of the command line option verification code out of your application into the
188 library.  This is just one example of how using flags can alter the default
189 behaviour of the library, on a per-option basis.  By adding one of the
190 declarations above, the ``-help`` option synopsis is now extended to:
191
192 ::
193
194   USAGE: compiler [options] <input file>
195
196   OPTIONS:
197     -help             - display available options (-help-hidden for more)
198     -o <filename>     - Specify output filename
199
200 ... indicating that an input filename is expected.
201
202 Boolean Arguments
203 -----------------
204
205 In addition to input and output filenames, we would like the compiler example to
206 support three boolean flags: "``-f``" to force writing binary output to a
207 terminal, "``--quiet``" to enable quiet mode, and "``-q``" for backwards
208 compatibility with some of our users.  We can support these by declaring options
209 of boolean type like this:
210
211 .. code-block:: c++
212
213   cl::opt<bool> Force ("f", cl::desc("Enable binary output on terminals"));
214   cl::opt<bool> Quiet ("quiet", cl::desc("Don't print informational messages"));
215   cl::opt<bool> Quiet2("q", cl::desc("Don't print informational messages"), cl::Hidden);
216
217 This does what you would expect: it declares three boolean variables
218 ("``Force``", "``Quiet``", and "``Quiet2``") to recognize these options.  Note
219 that the "``-q``" option is specified with the "`cl::Hidden`_" flag.  This
220 modifier prevents it from being shown by the standard "``-help``" output (note
221 that it is still shown in the "``-help-hidden``" output).
222
223 The CommandLine library uses a `different parser`_ for different data types.
224 For example, in the string case, the argument passed to the option is copied
225 literally into the content of the string variable... we obviously cannot do that
226 in the boolean case, however, so we must use a smarter parser.  In the case of
227 the boolean parser, it allows no options (in which case it assigns the value of
228 true to the variable), or it allows the values "``true``" or "``false``" to be
229 specified, allowing any of the following inputs:
230
231 ::
232
233   compiler -f          # No value, 'Force' == true
234   compiler -f=true     # Value specified, 'Force' == true
235   compiler -f=TRUE     # Value specified, 'Force' == true
236   compiler -f=FALSE    # Value specified, 'Force' == false
237
238 ... you get the idea.  The `bool parser`_ just turns the string values into
239 boolean values, and rejects things like '``compiler -f=foo``'.  Similarly, the
240 `float`_, `double`_, and `int`_ parsers work like you would expect, using the
241 '``strtol``' and '``strtod``' C library calls to parse the string value into the
242 specified data type.
243
244 With the declarations above, "``compiler -help``" emits this:
245
246 ::
247
248   USAGE: compiler [options] <input file>
249
250   OPTIONS:
251     -f     - Enable binary output on terminals
252     -o     - Override output filename
253     -quiet - Don't print informational messages
254     -help  - display available options (-help-hidden for more)
255
256 and "``compiler -help-hidden``" prints this:
257
258 ::
259
260   USAGE: compiler [options] <input file>
261
262   OPTIONS:
263     -f     - Enable binary output on terminals
264     -o     - Override output filename
265     -q     - Don't print informational messages
266     -quiet - Don't print informational messages
267     -help  - display available options (-help-hidden for more)
268
269 This brief example has shown you how to use the '`cl::opt`_' class to parse
270 simple scalar command line arguments.  In addition to simple scalar arguments,
271 the CommandLine library also provides primitives to support CommandLine option
272 `aliases`_, and `lists`_ of options.
273
274 .. _aliases:
275
276 Argument Aliases
277 ----------------
278
279 So far, the example works well, except for the fact that we need to check the
280 quiet condition like this now:
281
282 .. code-block:: c++
283
284   ...
285     if (!Quiet && !Quiet2) printInformationalMessage(...);
286   ...
287
288 ... which is a real pain!  Instead of defining two values for the same
289 condition, we can use the "`cl::alias`_" class to make the "``-q``" option an
290 **alias** for the "``-quiet``" option, instead of providing a value itself:
291
292 .. code-block:: c++
293
294   cl::opt<bool> Force ("f", cl::desc("Overwrite output files"));
295   cl::opt<bool> Quiet ("quiet", cl::desc("Don't print informational messages"));
296   cl::alias     QuietA("q", cl::desc("Alias for -quiet"), cl::aliasopt(Quiet));
297
298 The third line (which is the only one we modified from above) defines a "``-q``"
299 alias that updates the "``Quiet``" variable (as specified by the `cl::aliasopt`_
300 modifier) whenever it is specified.  Because aliases do not hold state, the only
301 thing the program has to query is the ``Quiet`` variable now.  Another nice
302 feature of aliases is that they automatically hide themselves from the ``-help``
303 output (although, again, they are still visible in the ``-help-hidden output``).
304
305 Now the application code can simply use:
306
307 .. code-block:: c++
308
309   ...
310     if (!Quiet) printInformationalMessage(...);
311   ...
312
313 ... which is much nicer!  The "`cl::alias`_" can be used to specify an
314 alternative name for any variable type, and has many uses.
315
316 .. _unnamed alternatives using the generic parser:
317
318 Selecting an alternative from a set of possibilities
319 ----------------------------------------------------
320
321 So far we have seen how the CommandLine library handles builtin types like
322 ``std::string``, ``bool`` and ``int``, but how does it handle things it doesn't
323 know about, like enums or '``int*``'s?
324
325 The answer is that it uses a table-driven generic parser (unless you specify
326 your own parser, as described in the `Extension Guide`_).  This parser maps
327 literal strings to whatever type is required, and requires you to tell it what
328 this mapping should be.
329
330 Let's say that we would like to add four optimization levels to our optimizer,
331 using the standard flags "``-g``", "``-O0``", "``-O1``", and "``-O2``".  We
332 could easily implement this with boolean options like above, but there are
333 several problems with this strategy:
334
335 #. A user could specify more than one of the options at a time, for example,
336    "``compiler -O3 -O2``".  The CommandLine library would not be able to catch
337    this erroneous input for us.
338
339 #. We would have to test 4 different variables to see which ones are set.
340
341 #. This doesn't map to the numeric levels that we want... so we cannot easily
342    see if some level >= "``-O1``" is enabled.
343
344 To cope with these problems, we can use an enum value, and have the CommandLine
345 library fill it in with the appropriate level directly, which is used like this:
346
347 .. code-block:: c++
348
349   enum OptLevel {
350     g, O1, O2, O3
351   };
352
353   cl::opt<OptLevel> OptimizationLevel(cl::desc("Choose optimization level:"),
354     cl::values(
355       clEnumVal(g , "No optimizations, enable debugging"),
356       clEnumVal(O1, "Enable trivial optimizations"),
357       clEnumVal(O2, "Enable default optimizations"),
358       clEnumVal(O3, "Enable expensive optimizations"),
359      clEnumValEnd));
360
361   ...
362     if (OptimizationLevel >= O2) doPartialRedundancyElimination(...);
363   ...
364
365 This declaration defines a variable "``OptimizationLevel``" of the
366 "``OptLevel``" enum type.  This variable can be assigned any of the values that
367 are listed in the declaration (Note that the declaration list must be terminated
368 with the "``clEnumValEnd``" argument!).  The CommandLine library enforces that
369 the user can only specify one of the options, and it ensure that only valid enum
370 values can be specified.  The "``clEnumVal``" macros ensure that the command
371 line arguments matched the enum values.  With this option added, our help output
372 now is:
373
374 ::
375
376   USAGE: compiler [options] <input file>
377
378   OPTIONS:
379     Choose optimization level:
380       -g          - No optimizations, enable debugging
381       -O1         - Enable trivial optimizations
382       -O2         - Enable default optimizations
383       -O3         - Enable expensive optimizations
384     -f            - Enable binary output on terminals
385     -help         - display available options (-help-hidden for more)
386     -o <filename> - Specify output filename
387     -quiet        - Don't print informational messages
388
389 In this case, it is sort of awkward that flag names correspond directly to enum
390 names, because we probably don't want a enum definition named "``g``" in our
391 program.  Because of this, we can alternatively write this example like this:
392
393 .. code-block:: c++
394
395   enum OptLevel {
396     Debug, O1, O2, O3
397   };
398
399   cl::opt<OptLevel> OptimizationLevel(cl::desc("Choose optimization level:"),
400     cl::values(
401      clEnumValN(Debug, "g", "No optimizations, enable debugging"),
402       clEnumVal(O1        , "Enable trivial optimizations"),
403       clEnumVal(O2        , "Enable default optimizations"),
404       clEnumVal(O3        , "Enable expensive optimizations"),
405      clEnumValEnd));
406
407   ...
408     if (OptimizationLevel == Debug) outputDebugInfo(...);
409   ...
410
411 By using the "``clEnumValN``" macro instead of "``clEnumVal``", we can directly
412 specify the name that the flag should get.  In general a direct mapping is nice,
413 but sometimes you can't or don't want to preserve the mapping, which is when you
414 would use it.
415
416 Named Alternatives
417 ------------------
418
419 Another useful argument form is a named alternative style.  We shall use this
420 style in our compiler to specify different debug levels that can be used.
421 Instead of each debug level being its own switch, we want to support the
422 following options, of which only one can be specified at a time:
423 "``--debug-level=none``", "``--debug-level=quick``",
424 "``--debug-level=detailed``".  To do this, we use the exact same format as our
425 optimization level flags, but we also specify an option name.  For this case,
426 the code looks like this:
427
428 .. code-block:: c++
429
430   enum DebugLev {
431     nodebuginfo, quick, detailed
432   };
433
434   // Enable Debug Options to be specified on the command line
435   cl::opt<DebugLev> DebugLevel("debug_level", cl::desc("Set the debugging level:"),
436     cl::values(
437       clEnumValN(nodebuginfo, "none", "disable debug information"),
438        clEnumVal(quick,               "enable quick debug information"),
439        clEnumVal(detailed,            "enable detailed debug information"),
440       clEnumValEnd));
441
442 This definition defines an enumerated command line variable of type "``enum
443 DebugLev``", which works exactly the same way as before.  The difference here is
444 just the interface exposed to the user of your program and the help output by
445 the "``-help``" option:
446
447 ::
448
449   USAGE: compiler [options] <input file>
450
451   OPTIONS:
452     Choose optimization level:
453       -g          - No optimizations, enable debugging
454       -O1         - Enable trivial optimizations
455       -O2         - Enable default optimizations
456       -O3         - Enable expensive optimizations
457     -debug_level  - Set the debugging level:
458       =none       - disable debug information
459       =quick      - enable quick debug information
460       =detailed   - enable detailed debug information
461     -f            - Enable binary output on terminals
462     -help         - display available options (-help-hidden for more)
463     -o <filename> - Specify output filename
464     -quiet        - Don't print informational messages
465
466 Again, the only structural difference between the debug level declaration and
467 the optimization level declaration is that the debug level declaration includes
468 an option name (``"debug_level"``), which automatically changes how the library
469 processes the argument.  The CommandLine library supports both forms so that you
470 can choose the form most appropriate for your application.
471
472 .. _lists:
473
474 Parsing a list of options
475 -------------------------
476
477 Now that we have the standard run-of-the-mill argument types out of the way,
478 lets get a little wild and crazy.  Lets say that we want our optimizer to accept
479 a **list** of optimizations to perform, allowing duplicates.  For example, we
480 might want to run: "``compiler -dce -constprop -inline -dce -strip``".  In this
481 case, the order of the arguments and the number of appearances is very
482 important.  This is what the "``cl::list``" template is for.  First, start by
483 defining an enum of the optimizations that you would like to perform:
484
485 .. code-block:: c++
486
487   enum Opts {
488     // 'inline' is a C++ keyword, so name it 'inlining'
489     dce, constprop, inlining, strip
490   };
491
492 Then define your "``cl::list``" variable:
493
494 .. code-block:: c++
495
496   cl::list<Opts> OptimizationList(cl::desc("Available Optimizations:"),
497     cl::values(
498       clEnumVal(dce               , "Dead Code Elimination"),
499       clEnumVal(constprop         , "Constant Propagation"),
500      clEnumValN(inlining, "inline", "Procedure Integration"),
501       clEnumVal(strip             , "Strip Symbols"),
502     clEnumValEnd));
503
504 This defines a variable that is conceptually of the type
505 "``std::vector<enum Opts>``".  Thus, you can access it with standard vector
506 methods:
507
508 .. code-block:: c++
509
510   for (unsigned i = 0; i != OptimizationList.size(); ++i)
511     switch (OptimizationList[i])
512        ...
513
514 ... to iterate through the list of options specified.
515
516 Note that the "``cl::list``" template is completely general and may be used with
517 any data types or other arguments that you can use with the "``cl::opt``"
518 template.  One especially useful way to use a list is to capture all of the
519 positional arguments together if there may be more than one specified.  In the
520 case of a linker, for example, the linker takes several '``.o``' files, and
521 needs to capture them into a list.  This is naturally specified as:
522
523 .. code-block:: c++
524
525   ...
526   cl::list<std::string> InputFilenames(cl::Positional, cl::desc("<Input files>"), cl::OneOrMore);
527   ...
528
529 This variable works just like a "``vector<string>``" object.  As such, accessing
530 the list is simple, just like above.  In this example, we used the
531 `cl::OneOrMore`_ modifier to inform the CommandLine library that it is an error
532 if the user does not specify any ``.o`` files on our command line.  Again, this
533 just reduces the amount of checking we have to do.
534
535 Collecting options as a set of flags
536 ------------------------------------
537
538 Instead of collecting sets of options in a list, it is also possible to gather
539 information for enum values in a **bit vector**.  The representation used by the
540 `cl::bits`_ class is an ``unsigned`` integer.  An enum value is represented by a
541 0/1 in the enum's ordinal value bit position. 1 indicating that the enum was
542 specified, 0 otherwise.  As each specified value is parsed, the resulting enum's
543 bit is set in the option's bit vector:
544
545 .. code-block:: c++
546
547   bits |= 1 << (unsigned)enum;
548
549 Options that are specified multiple times are redundant.  Any instances after
550 the first are discarded.
551
552 Reworking the above list example, we could replace `cl::list`_ with `cl::bits`_:
553
554 .. code-block:: c++
555
556   cl::bits<Opts> OptimizationBits(cl::desc("Available Optimizations:"),
557     cl::values(
558       clEnumVal(dce               , "Dead Code Elimination"),
559       clEnumVal(constprop         , "Constant Propagation"),
560      clEnumValN(inlining, "inline", "Procedure Integration"),
561       clEnumVal(strip             , "Strip Symbols"),
562     clEnumValEnd));
563
564 To test to see if ``constprop`` was specified, we can use the ``cl:bits::isSet``
565 function:
566
567 .. code-block:: c++
568
569   if (OptimizationBits.isSet(constprop)) {
570     ...
571   }
572
573 It's also possible to get the raw bit vector using the ``cl::bits::getBits``
574 function:
575
576 .. code-block:: c++
577
578   unsigned bits = OptimizationBits.getBits();
579
580 Finally, if external storage is used, then the location specified must be of
581 **type** ``unsigned``. In all other ways a `cl::bits`_ option is equivalent to a
582 `cl::list`_ option.
583
584 .. _additional extra text:
585
586 Adding freeform text to help output
587 -----------------------------------
588
589 As our program grows and becomes more mature, we may decide to put summary
590 information about what it does into the help output.  The help output is styled
591 to look similar to a Unix ``man`` page, providing concise information about a
592 program.  Unix ``man`` pages, however often have a description about what the
593 program does.  To add this to your CommandLine program, simply pass a third
594 argument to the `cl::ParseCommandLineOptions`_ call in main.  This additional
595 argument is then printed as the overview information for your program, allowing
596 you to include any additional information that you want.  For example:
597
598 .. code-block:: c++
599
600   int main(int argc, char **argv) {
601     cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, " CommandLine compiler example\n\n"
602                                 "  This program blah blah blah...\n");
603     ...
604   }
605
606 would yield the help output:
607
608 ::
609
610   **OVERVIEW: CommandLine compiler example
611
612     This program blah blah blah...**
613
614   USAGE: compiler [options] <input file>
615
616   OPTIONS:
617     ...
618     -help             - display available options (-help-hidden for more)
619     -o <filename>     - Specify output filename
620
621 Grouping options into categories
622 --------------------------------
623
624 If our program has a large number of options it may become difficult for users
625 of our tool to navigate the output of ``-help``. To alleviate this problem we
626 can put our options into categories. This can be done by declaring option
627 categories (`cl::OptionCategory`_ objects) and then placing our options into
628 these categories using the `cl::cat`_ option attribute. For example:
629
630 .. code-block:: c++
631
632   cl::OptionCategory StageSelectionCat("Stage Selection Options",
633                                        "These control which stages are run.");
634
635   cl::opt<bool> Preprocessor("E",cl::desc("Run preprocessor stage."),
636                              cl::cat(StageSelectionCat));
637
638   cl::opt<bool> NoLink("c",cl::desc("Run all stages except linking."),
639                        cl::cat(StageSelectionCat));
640
641 The output of ``-help`` will become categorized if an option category is
642 declared. The output looks something like ::
643
644   OVERVIEW: This is a small program to demo the LLVM CommandLine API
645   USAGE: Sample [options]
646
647   OPTIONS:
648
649     General options:
650
651       -help              - Display available options (-help-hidden for more)
652       -help-list         - Display list of available options (-help-list-hidden for more)
653
654
655     Stage Selection Options:
656     These control which stages are run.
657
658       -E                 - Run preprocessor stage.
659       -c                 - Run all stages except linking.
660
661 In addition to the behaviour of ``-help`` changing when an option category is
662 declared, the command line option ``-help-list`` becomes visible which will
663 print the command line options as uncategorized list.
664
665 Note that Options that are not explicitly categorized will be placed in the
666 ``cl::GeneralCategory`` category.
667
668 .. _Reference Guide:
669
670 Reference Guide
671 ===============
672
673 Now that you know the basics of how to use the CommandLine library, this section
674 will give you the detailed information you need to tune how command line options
675 work, as well as information on more "advanced" command line option processing
676 capabilities.
677
678 .. _positional:
679 .. _positional argument:
680 .. _Positional Arguments:
681 .. _Positional arguments section:
682 .. _positional options:
683
684 Positional Arguments
685 --------------------
686
687 Positional arguments are those arguments that are not named, and are not
688 specified with a hyphen.  Positional arguments should be used when an option is
689 specified by its position alone.  For example, the standard Unix ``grep`` tool
690 takes a regular expression argument, and an optional filename to search through
691 (which defaults to standard input if a filename is not specified).  Using the
692 CommandLine library, this would be specified as:
693
694 .. code-block:: c++
695
696   cl::opt<string> Regex   (cl::Positional, cl::desc("<regular expression>"), cl::Required);
697   cl::opt<string> Filename(cl::Positional, cl::desc("<input file>"), cl::init("-"));
698
699 Given these two option declarations, the ``-help`` output for our grep
700 replacement would look like this:
701
702 ::
703
704   USAGE: spiffygrep [options] <regular expression> <input file>
705
706   OPTIONS:
707     -help - display available options (-help-hidden for more)
708
709 ... and the resultant program could be used just like the standard ``grep``
710 tool.
711
712 Positional arguments are sorted by their order of construction.  This means that
713 command line options will be ordered according to how they are listed in a .cpp
714 file, but will not have an ordering defined if the positional arguments are
715 defined in multiple .cpp files.  The fix for this problem is simply to define
716 all of your positional arguments in one .cpp file.
717
718 Specifying positional options with hyphens
719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
720
721 Sometimes you may want to specify a value to your positional argument that
722 starts with a hyphen (for example, searching for '``-foo``' in a file).  At
723 first, you will have trouble doing this, because it will try to find an argument
724 named '``-foo``', and will fail (and single quotes will not save you).  Note
725 that the system ``grep`` has the same problem:
726
727 ::
728
729   $ spiffygrep '-foo' test.txt
730   Unknown command line argument '-foo'.  Try: spiffygrep -help'
731
732   $ grep '-foo' test.txt
733   grep: illegal option -- f
734   grep: illegal option -- o
735   grep: illegal option -- o
736   Usage: grep -hblcnsviw pattern file . . .
737
738 The solution for this problem is the same for both your tool and the system
739 version: use the '``--``' marker.  When the user specifies '``--``' on the
740 command line, it is telling the program that all options after the '``--``'
741 should be treated as positional arguments, not options.  Thus, we can use it
742 like this:
743
744 ::
745
746   $ spiffygrep -- -foo test.txt
747     ...output...
748
749 Determining absolute position with getPosition()
750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
751
752 Sometimes an option can affect or modify the meaning of another option. For
753 example, consider ``gcc``'s ``-x LANG`` option. This tells ``gcc`` to ignore the
754 suffix of subsequent positional arguments and force the file to be interpreted
755 as if it contained source code in language ``LANG``. In order to handle this
756 properly, you need to know the absolute position of each argument, especially
757 those in lists, so their interaction(s) can be applied correctly. This is also
758 useful for options like ``-llibname`` which is actually a positional argument
759 that starts with a dash.
760
761 So, generally, the problem is that you have two ``cl::list`` variables that
762 interact in some way. To ensure the correct interaction, you can use the
763 ``cl::list::getPosition(optnum)`` method. This method returns the absolute
764 position (as found on the command line) of the ``optnum`` item in the
765 ``cl::list``.
766
767 The idiom for usage is like this:
768
769 .. code-block:: c++
770
771   static cl::list<std::string> Files(cl::Positional, cl::OneOrMore);
772   static cl::list<std::string> Libraries("l", cl::ZeroOrMore);
773
774   int main(int argc, char**argv) {
775     // ...
776     std::vector<std::string>::iterator fileIt = Files.begin();
777     std::vector<std::string>::iterator libIt  = Libraries.begin();
778     unsigned libPos = 0, filePos = 0;
779     while ( 1 ) {
780       if ( libIt != Libraries.end() )
781         libPos = Libraries.getPosition( libIt - Libraries.begin() );
782       else
783         libPos = 0;
784       if ( fileIt != Files.end() )
785         filePos = Files.getPosition( fileIt - Files.begin() );
786       else
787         filePos = 0;
788
789       if ( filePos != 0 && (libPos == 0 || filePos < libPos) ) {
790         // Source File Is next
791         ++fileIt;
792       }
793       else if ( libPos != 0 && (filePos == 0 || libPos < filePos) ) {
794         // Library is next
795         ++libIt;
796       }
797       else
798         break; // we're done with the list
799     }
800   }
801
802 Note that, for compatibility reasons, the ``cl::opt`` also supports an
803 ``unsigned getPosition()`` option that will provide the absolute position of
804 that option. You can apply the same approach as above with a ``cl::opt`` and a
805 ``cl::list`` option as you can with two lists.
806
807 .. _interpreter style options:
808 .. _cl::ConsumeAfter:
809 .. _this section for more information:
810
811 The ``cl::ConsumeAfter`` modifier
812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
813
814 The ``cl::ConsumeAfter`` `formatting option`_ is used to construct programs that
815 use "interpreter style" option processing.  With this style of option
816 processing, all arguments specified after the last positional argument are
817 treated as special interpreter arguments that are not interpreted by the command
818 line argument.
819
820 As a concrete example, lets say we are developing a replacement for the standard
821 Unix Bourne shell (``/bin/sh``).  To run ``/bin/sh``, first you specify options
822 to the shell itself (like ``-x`` which turns on trace output), then you specify
823 the name of the script to run, then you specify arguments to the script.  These
824 arguments to the script are parsed by the Bourne shell command line option
825 processor, but are not interpreted as options to the shell itself.  Using the
826 CommandLine library, we would specify this as:
827
828 .. code-block:: c++
829
830   cl::opt<string> Script(cl::Positional, cl::desc("<input script>"), cl::init("-"));
831   cl::list<string>  Argv(cl::ConsumeAfter, cl::desc("<program arguments>..."));
832   cl::opt<bool>    Trace("x", cl::desc("Enable trace output"));
833
834 which automatically provides the help output:
835
836 ::
837
838   USAGE: spiffysh [options] <input script> <program arguments>...
839
840   OPTIONS:
841     -help - display available options (-help-hidden for more)
842     -x    - Enable trace output
843
844 At runtime, if we run our new shell replacement as ```spiffysh -x test.sh -a -x
845 -y bar``', the ``Trace`` variable will be set to true, the ``Script`` variable
846 will be set to "``test.sh``", and the ``Argv`` list will contain ``["-a", "-x",
847 "-y", "bar"]``, because they were specified after the last positional argument
848 (which is the script name).
849
850 There are several limitations to when ``cl::ConsumeAfter`` options can be
851 specified.  For example, only one ``cl::ConsumeAfter`` can be specified per
852 program, there must be at least one `positional argument`_ specified, there must
853 not be any `cl::list`_ positional arguments, and the ``cl::ConsumeAfter`` option
854 should be a `cl::list`_ option.
855
856 .. _can be changed:
857 .. _Internal vs External Storage:
858
859 Internal vs External Storage
860 ----------------------------
861
862 By default, all command line options automatically hold the value that they
863 parse from the command line.  This is very convenient in the common case,
864 especially when combined with the ability to define command line options in the
865 files that use them.  This is called the internal storage model.
866
867 Sometimes, however, it is nice to separate the command line option processing
868 code from the storage of the value parsed.  For example, lets say that we have a
869 '``-debug``' option that we would like to use to enable debug information across
870 the entire body of our program.  In this case, the boolean value controlling the
871 debug code should be globally accessible (in a header file, for example) yet the
872 command line option processing code should not be exposed to all of these
873 clients (requiring lots of .cpp files to ``#include CommandLine.h``).
874
875 To do this, set up your .h file with your option, like this for example:
876
877 .. code-block:: c++
878
879   // DebugFlag.h - Get access to the '-debug' command line option
880   //
881
882   // DebugFlag - This boolean is set to true if the '-debug' command line option
883   // is specified.  This should probably not be referenced directly, instead, use
884   // the DEBUG macro below.
885   //
886   extern bool DebugFlag;
887
888   // DEBUG macro - This macro should be used by code to emit debug information.
889   // In the '-debug' option is specified on the command line, and if this is a
890   // debug build, then the code specified as the option to the macro will be
891   // executed.  Otherwise it will not be.
892   #ifdef NDEBUG
893   #define DEBUG(X)
894   #else
895   #define DEBUG(X) do { if (DebugFlag) { X; } } while (0)
896   #endif
897
898 This allows clients to blissfully use the ``DEBUG()`` macro, or the
899 ``DebugFlag`` explicitly if they want to.  Now we just need to be able to set
900 the ``DebugFlag`` boolean when the option is set.  To do this, we pass an
901 additional argument to our command line argument processor, and we specify where
902 to fill in with the `cl::location`_ attribute:
903
904 .. code-block:: c++
905
906   bool DebugFlag;                  // the actual value
907   static cl::opt<bool, true>       // The parser
908   Debug("debug", cl::desc("Enable debug output"), cl::Hidden, cl::location(DebugFlag));
909
910 In the above example, we specify "``true``" as the second argument to the
911 `cl::opt`_ template, indicating that the template should not maintain a copy of
912 the value itself.  In addition to this, we specify the `cl::location`_
913 attribute, so that ``DebugFlag`` is automatically set.
914
915 Option Attributes
916 -----------------
917
918 This section describes the basic attributes that you can specify on options.
919
920 * The option name attribute (which is required for all options, except
921   `positional options`_) specifies what the option name is.  This option is
922   specified in simple double quotes:
923
924   .. code-block:: c++
925
926     cl::opt<**bool**> Quiet("quiet");
927
928 .. _cl::desc(...):
929
930 * The **cl::desc** attribute specifies a description for the option to be
931   shown in the ``-help`` output for the program.
932
933 .. _cl::value_desc:
934
935 * The **cl::value_desc** attribute specifies a string that can be used to
936   fine tune the ``-help`` output for a command line option.  Look `here`_ for an
937   example.
938
939 .. _cl::init:
940
941 * The **cl::init** attribute specifies an initial value for a `scalar`_
942   option.  If this attribute is not specified then the command line option value
943   defaults to the value created by the default constructor for the
944   type.
945
946   .. warning::
947
948     If you specify both **cl::init** and **cl::location** for an option, you
949     must specify **cl::location** first, so that when the command-line parser
950     sees **cl::init**, it knows where to put the initial value. (You will get an
951     error at runtime if you don't put them in the right order.)
952
953 .. _cl::location:
954
955 * The **cl::location** attribute where to store the value for a parsed command
956   line option if using external storage.  See the section on `Internal vs
957   External Storage`_ for more information.
958
959 .. _cl::aliasopt:
960
961 * The **cl::aliasopt** attribute specifies which option a `cl::alias`_ option is
962   an alias for.
963
964 .. _cl::values:
965
966 * The **cl::values** attribute specifies the string-to-value mapping to be used
967   by the generic parser.  It takes a **clEnumValEnd terminated** list of
968   (option, value, description) triplets that specify the option name, the value
969   mapped to, and the description shown in the ``-help`` for the tool.  Because
970   the generic parser is used most frequently with enum values, two macros are
971   often useful:
972
973   #. The **clEnumVal** macro is used as a nice simple way to specify a triplet
974      for an enum.  This macro automatically makes the option name be the same as
975      the enum name.  The first option to the macro is the enum, the second is
976      the description for the command line option.
977
978   #. The **clEnumValN** macro is used to specify macro options where the option
979      name doesn't equal the enum name.  For this macro, the first argument is
980      the enum value, the second is the flag name, and the second is the
981      description.
982
983   You will get a compile time error if you try to use cl::values with a parser
984   that does not support it.
985
986 .. _cl::multi_val:
987
988 * The **cl::multi_val** attribute specifies that this option takes has multiple
989   values (example: ``-sectalign segname sectname sectvalue``). This attribute
990   takes one unsigned argument - the number of values for the option. This
991   attribute is valid only on ``cl::list`` options (and will fail with compile
992   error if you try to use it with other option types). It is allowed to use all
993   of the usual modifiers on multi-valued options (besides
994   ``cl::ValueDisallowed``, obviously).
995
996 .. _cl::cat:
997
998 * The **cl::cat** attribute specifies the option category that the option
999   belongs to. The category should be a `cl::OptionCategory`_ object.
1000
1001 Option Modifiers
1002 ----------------
1003
1004 Option modifiers are the flags and expressions that you pass into the
1005 constructors for `cl::opt`_ and `cl::list`_.  These modifiers give you the
1006 ability to tweak how options are parsed and how ``-help`` output is generated to
1007 fit your application well.
1008
1009 These options fall into five main categories:
1010
1011 #. Hiding an option from ``-help`` output
1012
1013 #. Controlling the number of occurrences required and allowed
1014
1015 #. Controlling whether or not a value must be specified
1016
1017 #. Controlling other formatting options
1018
1019 #. Miscellaneous option modifiers
1020
1021 It is not possible to specify two options from the same category (you'll get a
1022 runtime error) to a single option, except for options in the miscellaneous
1023 category.  The CommandLine library specifies defaults for all of these settings
1024 that are the most useful in practice and the most common, which mean that you
1025 usually shouldn't have to worry about these.
1026
1027 Hiding an option from ``-help`` output
1028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1029
1030 The ``cl::NotHidden``, ``cl::Hidden``, and ``cl::ReallyHidden`` modifiers are
1031 used to control whether or not an option appears in the ``-help`` and
1032 ``-help-hidden`` output for the compiled program:
1033
1034 .. _cl::NotHidden:
1035
1036 * The **cl::NotHidden** modifier (which is the default for `cl::opt`_ and
1037   `cl::list`_ options) indicates the option is to appear in both help
1038   listings.
1039
1040 .. _cl::Hidden:
1041
1042 * The **cl::Hidden** modifier (which is the default for `cl::alias`_ options)
1043   indicates that the option should not appear in the ``-help`` output, but
1044   should appear in the ``-help-hidden`` output.
1045
1046 .. _cl::ReallyHidden:
1047
1048 * The **cl::ReallyHidden** modifier indicates that the option should not appear
1049   in any help output.
1050
1051 Controlling the number of occurrences required and allowed
1052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1053
1054 This group of options is used to control how many time an option is allowed (or
1055 required) to be specified on the command line of your program.  Specifying a
1056 value for this setting allows the CommandLine library to do error checking for
1057 you.
1058
1059 The allowed values for this option group are:
1060
1061 .. _cl::Optional:
1062
1063 * The **cl::Optional** modifier (which is the default for the `cl::opt`_ and
1064   `cl::alias`_ classes) indicates that your program will allow either zero or
1065   one occurrence of the option to be specified.
1066
1067 .. _cl::ZeroOrMore:
1068
1069 * The **cl::ZeroOrMore** modifier (which is the default for the `cl::list`_
1070   class) indicates that your program will allow the option to be specified zero
1071   or more times.
1072
1073 .. _cl::Required:
1074
1075 * The **cl::Required** modifier indicates that the specified option must be
1076   specified exactly one time.
1077
1078 .. _cl::OneOrMore:
1079
1080 * The **cl::OneOrMore** modifier indicates that the option must be specified at
1081   least one time.
1082
1083 * The **cl::ConsumeAfter** modifier is described in the `Positional arguments
1084   section`_.
1085
1086 If an option is not specified, then the value of the option is equal to the
1087 value specified by the `cl::init`_ attribute.  If the ``cl::init`` attribute is
1088 not specified, the option value is initialized with the default constructor for
1089 the data type.
1090
1091 If an option is specified multiple times for an option of the `cl::opt`_ class,
1092 only the last value will be retained.
1093
1094 Controlling whether or not a value must be specified
1095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1096
1097 This group of options is used to control whether or not the option allows a
1098 value to be present.  In the case of the CommandLine library, a value is either
1099 specified with an equal sign (e.g. '``-index-depth=17``') or as a trailing
1100 string (e.g. '``-o a.out``').
1101
1102 The allowed values for this option group are:
1103
1104 .. _cl::ValueOptional:
1105
1106 * The **cl::ValueOptional** modifier (which is the default for ``bool`` typed
1107   options) specifies that it is acceptable to have a value, or not.  A boolean
1108   argument can be enabled just by appearing on the command line, or it can have
1109   an explicit '``-foo=true``'.  If an option is specified with this mode, it is
1110   illegal for the value to be provided without the equal sign.  Therefore
1111   '``-foo true``' is illegal.  To get this behavior, you must use
1112   the `cl::ValueRequired`_ modifier.
1113
1114 .. _cl::ValueRequired:
1115
1116 * The **cl::ValueRequired** modifier (which is the default for all other types
1117   except for `unnamed alternatives using the generic parser`_) specifies that a
1118   value must be provided.  This mode informs the command line library that if an
1119   option is not provides with an equal sign, that the next argument provided
1120   must be the value.  This allows things like '``-o a.out``' to work.
1121
1122 .. _cl::ValueDisallowed:
1123
1124 * The **cl::ValueDisallowed** modifier (which is the default for `unnamed
1125   alternatives using the generic parser`_) indicates that it is a runtime error
1126   for the user to specify a value.  This can be provided to disallow users from
1127   providing options to boolean options (like '``-foo=true``').
1128
1129 In general, the default values for this option group work just like you would
1130 want them to.  As mentioned above, you can specify the `cl::ValueDisallowed`_
1131 modifier to a boolean argument to restrict your command line parser.  These
1132 options are mostly useful when `extending the library`_.
1133
1134 .. _formatting option:
1135
1136 Controlling other formatting options
1137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1138
1139 The formatting option group is used to specify that the command line option has
1140 special abilities and is otherwise different from other command line arguments.
1141 As usual, you can only specify one of these arguments at most.
1142
1143 .. _cl::NormalFormatting:
1144
1145 * The **cl::NormalFormatting** modifier (which is the default all options)
1146   specifies that this option is "normal".
1147
1148 .. _cl::Positional:
1149
1150 * The **cl::Positional** modifier specifies that this is a positional argument
1151   that does not have a command line option associated with it.  See the
1152   `Positional Arguments`_ section for more information.
1153
1154 * The **cl::ConsumeAfter** modifier specifies that this option is used to
1155   capture "interpreter style" arguments.  See `this section for more
1156   information`_.
1157
1158 .. _prefix:
1159 .. _cl::Prefix:
1160
1161 * The **cl::Prefix** modifier specifies that this option prefixes its value.
1162   With 'Prefix' options, the equal sign does not separate the value from the
1163   option name specified. Instead, the value is everything after the prefix,
1164   including any equal sign if present. This is useful for processing odd
1165   arguments like ``-lmalloc`` and ``-L/usr/lib`` in a linker tool or
1166   ``-DNAME=value`` in a compiler tool.  Here, the '``l``', '``D``' and '``L``'
1167   options are normal string (or list) options, that have the **cl::Prefix**
1168   modifier added to allow the CommandLine library to recognize them.  Note that
1169   **cl::Prefix** options must not have the **cl::ValueDisallowed** modifier
1170   specified.
1171
1172 .. _grouping:
1173 .. _cl::Grouping:
1174
1175 * The **cl::Grouping** modifier is used to implement Unix-style tools (like
1176   ``ls``) that have lots of single letter arguments, but only require a single
1177   dash.  For example, the '``ls -labF``' command actually enables four different
1178   options, all of which are single letters.  Note that **cl::Grouping** options
1179   cannot have values.
1180
1181 The CommandLine library does not restrict how you use the **cl::Prefix** or
1182 **cl::Grouping** modifiers, but it is possible to specify ambiguous argument
1183 settings.  Thus, it is possible to have multiple letter options that are prefix
1184 or grouping options, and they will still work as designed.
1185
1186 To do this, the CommandLine library uses a greedy algorithm to parse the input
1187 option into (potentially multiple) prefix and grouping options.  The strategy
1188 basically looks like this:
1189
1190 ::
1191
1192   parse(string OrigInput) {
1193
1194   1. string input = OrigInput;
1195   2. if (isOption(input)) return getOption(input).parse();  // Normal option
1196   3. while (!isOption(input) && !input.empty()) input.pop_back();  // Remove the last letter
1197   4. if (input.empty()) return error();  // No matching option
1198   5. if (getOption(input).isPrefix())
1199        return getOption(input).parse(input);
1200   6. while (!input.empty()) {  // Must be grouping options
1201        getOption(input).parse();
1202        OrigInput.erase(OrigInput.begin(), OrigInput.begin()+input.length());
1203        input = OrigInput;
1204        while (!isOption(input) && !input.empty()) input.pop_back();
1205      }
1206   7. if (!OrigInput.empty()) error();
1207
1208   }
1209
1210 Miscellaneous option modifiers
1211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1212
1213 The miscellaneous option modifiers are the only flags where you can specify more
1214 than one flag from the set: they are not mutually exclusive.  These flags
1215 specify boolean properties that modify the option.
1216
1217 .. _cl::CommaSeparated:
1218
1219 * The **cl::CommaSeparated** modifier indicates that any commas specified for an
1220   option's value should be used to split the value up into multiple values for
1221   the option.  For example, these two options are equivalent when
1222   ``cl::CommaSeparated`` is specified: "``-foo=a -foo=b -foo=c``" and
1223   "``-foo=a,b,c``".  This option only makes sense to be used in a case where the
1224   option is allowed to accept one or more values (i.e. it is a `cl::list`_
1225   option).
1226
1227 .. _cl::PositionalEatsArgs:
1228
1229 * The **cl::PositionalEatsArgs** modifier (which only applies to positional
1230   arguments, and only makes sense for lists) indicates that positional argument
1231   should consume any strings after it (including strings that start with a "-")
1232   up until another recognized positional argument.  For example, if you have two
1233   "eating" positional arguments, "``pos1``" and "``pos2``", the string "``-pos1
1234   -foo -bar baz -pos2 -bork``" would cause the "``-foo -bar -baz``" strings to
1235   be applied to the "``-pos1``" option and the "``-bork``" string to be applied
1236   to the "``-pos2``" option.
1237
1238 .. _cl::Sink:
1239
1240 * The **cl::Sink** modifier is used to handle unknown options. If there is at
1241   least one option with ``cl::Sink`` modifier specified, the parser passes
1242   unrecognized option strings to it as values instead of signaling an error. As
1243   with ``cl::CommaSeparated``, this modifier only makes sense with a `cl::list`_
1244   option.
1245
1246 So far, these are the only three miscellaneous option modifiers.
1247
1248 .. _response files:
1249
1250 Response files
1251 ^^^^^^^^^^^^^^
1252
1253 Some systems, such as certain variants of Microsoft Windows and some older
1254 Unices have a relatively low limit on command-line length. It is therefore
1255 customary to use the so-called 'response files' to circumvent this
1256 restriction. These files are mentioned on the command-line (using the "@file")
1257 syntax. The program reads these files and inserts the contents into argv,
1258 thereby working around the command-line length limits. Response files are
1259 enabled by an optional fourth argument to `cl::ParseEnvironmentOptions`_ and
1260 `cl::ParseCommandLineOptions`_.
1261
1262 Top-Level Classes and Functions
1263 -------------------------------
1264
1265 Despite all of the built-in flexibility, the CommandLine option library really
1266 only consists of one function `cl::ParseCommandLineOptions`_) and three main
1267 classes: `cl::opt`_, `cl::list`_, and `cl::alias`_.  This section describes
1268 these three classes in detail.
1269
1270 .. _cl::getRegisteredOptions:
1271
1272 The ``cl::getRegisteredOptions`` function
1273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1274
1275 The ``cl::getRegisteredOptions`` function is designed to give a programmer
1276 access to declared non positional command line options so that how they appear
1277 in ``-help`` can be modified prior to calling `cl::ParseCommandLineOptions`_.
1278 Note this method should not be called during any static initialisation because
1279 it cannot be guaranteed that all options will have been initialised. Hence it
1280 should be called from ``main``.
1281
1282 This function can be used to gain access to options declared in libraries that
1283 the tool writter may not have direct access to.
1284
1285 The function retrieves a :ref:`StringMap <dss_stringmap>` that maps the option
1286 string (e.g. ``-help``) to an ``Option*``.
1287
1288 Here is an example of how the function could be used:
1289
1290 .. code-block:: c++
1291
1292   using namespace llvm;
1293   int main(int argc, char **argv) {
1294     cl::OptionCategory AnotherCategory("Some options");
1295
1296     StringMap<cl::Option*> Map;
1297     cl::getRegisteredOptions(Map);
1298
1299     //Unhide useful option and put it in a different category
1300     assert(Map.count("print-all-options") > 0);
1301     Map["print-all-options"]->setHiddenFlag(cl::NotHidden);
1302     Map["print-all-options"]->setCategory(AnotherCategory);
1303
1304     //Hide an option we don't want to see
1305     assert(Map.count("enable-no-infs-fp-math") > 0);
1306     Map["enable-no-infs-fp-math"]->setHiddenFlag(cl::Hidden);
1307
1308     //Change --version to --show-version
1309     assert(Map.count("version") > 0);
1310     Map["version"]->setArgStr("show-version");
1311
1312     //Change --help description
1313     assert(Map.count("help") > 0);
1314     Map["help"]->setDescription("Shows help");
1315
1316     cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "This is a small program to demo the LLVM CommandLine API");
1317     ...
1318   }
1319
1320
1321 .. _cl::ParseCommandLineOptions:
1322
1323 The ``cl::ParseCommandLineOptions`` function
1324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1325
1326 The ``cl::ParseCommandLineOptions`` function is designed to be called directly
1327 from ``main``, and is used to fill in the values of all of the command line
1328 option variables once ``argc`` and ``argv`` are available.
1329
1330 The ``cl::ParseCommandLineOptions`` function requires two parameters (``argc``
1331 and ``argv``), but may also take an optional third parameter which holds
1332 `additional extra text`_ to emit when the ``-help`` option is invoked, and a
1333 fourth boolean parameter that enables `response files`_.
1334
1335 .. _cl::ParseEnvironmentOptions:
1336
1337 The ``cl::ParseEnvironmentOptions`` function
1338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1339
1340 The ``cl::ParseEnvironmentOptions`` function has mostly the same effects as
1341 `cl::ParseCommandLineOptions`_, except that it is designed to take values for
1342 options from an environment variable, for those cases in which reading the
1343 command line is not convenient or desired. It fills in the values of all the
1344 command line option variables just like `cl::ParseCommandLineOptions`_ does.
1345
1346 It takes four parameters: the name of the program (since ``argv`` may not be
1347 available, it can't just look in ``argv[0]``), the name of the environment
1348 variable to examine, the optional `additional extra text`_ to emit when the
1349 ``-help`` option is invoked, and the boolean switch that controls whether
1350 `response files`_ should be read.
1351
1352 ``cl::ParseEnvironmentOptions`` will break the environment variable's value up
1353 into words and then process them using `cl::ParseCommandLineOptions`_.
1354 **Note:** Currently ``cl::ParseEnvironmentOptions`` does not support quoting, so
1355 an environment variable containing ``-option "foo bar"`` will be parsed as three
1356 words, ``-option``, ``"foo``, and ``bar"``, which is different from what you
1357 would get from the shell with the same input.
1358
1359 The ``cl::SetVersionPrinter`` function
1360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1361
1362 The ``cl::SetVersionPrinter`` function is designed to be called directly from
1363 ``main`` and *before* ``cl::ParseCommandLineOptions``. Its use is optional. It
1364 simply arranges for a function to be called in response to the ``--version``
1365 option instead of having the ``CommandLine`` library print out the usual version
1366 string for LLVM. This is useful for programs that are not part of LLVM but wish
1367 to use the ``CommandLine`` facilities. Such programs should just define a small
1368 function that takes no arguments and returns ``void`` and that prints out
1369 whatever version information is appropriate for the program. Pass the address of
1370 that function to ``cl::SetVersionPrinter`` to arrange for it to be called when
1371 the ``--version`` option is given by the user.
1372
1373 .. _cl::opt:
1374 .. _scalar:
1375
1376 The ``cl::opt`` class
1377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1378
1379 The ``cl::opt`` class is the class used to represent scalar command line
1380 options, and is the one used most of the time.  It is a templated class which
1381 can take up to three arguments (all except for the first have default values
1382 though):
1383
1384 .. code-block:: c++
1385
1386   namespace cl {
1387     template <class DataType, bool ExternalStorage = false,
1388               class ParserClass = parser<DataType> >
1389     class opt;
1390   }
1391
1392 The first template argument specifies what underlying data type the command line
1393 argument is, and is used to select a default parser implementation.  The second
1394 template argument is used to specify whether the option should contain the
1395 storage for the option (the default) or whether external storage should be used
1396 to contain the value parsed for the option (see `Internal vs External Storage`_
1397 for more information).
1398
1399 The third template argument specifies which parser to use.  The default value
1400 selects an instantiation of the ``parser`` class based on the underlying data
1401 type of the option.  In general, this default works well for most applications,
1402 so this option is only used when using a `custom parser`_.
1403
1404 .. _lists of arguments:
1405 .. _cl::list:
1406
1407 The ``cl::list`` class
1408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1409
1410 The ``cl::list`` class is the class used to represent a list of command line
1411 options.  It too is a templated class which can take up to three arguments:
1412
1413 .. code-block:: c++
1414
1415   namespace cl {
1416     template <class DataType, class Storage = bool,
1417               class ParserClass = parser<DataType> >
1418     class list;
1419   }
1420
1421 This class works the exact same as the `cl::opt`_ class, except that the second
1422 argument is the **type** of the external storage, not a boolean value.  For this
1423 class, the marker type '``bool``' is used to indicate that internal storage
1424 should be used.
1425
1426 .. _cl::bits:
1427
1428 The ``cl::bits`` class
1429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1430
1431 The ``cl::bits`` class is the class used to represent a list of command line
1432 options in the form of a bit vector.  It is also a templated class which can
1433 take up to three arguments:
1434
1435 .. code-block:: c++
1436
1437   namespace cl {
1438     template <class DataType, class Storage = bool,
1439               class ParserClass = parser<DataType> >
1440     class bits;
1441   }
1442
1443 This class works the exact same as the `cl::list`_ class, except that the second
1444 argument must be of **type** ``unsigned`` if external storage is used.
1445
1446 .. _cl::alias:
1447
1448 The ``cl::alias`` class
1449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1450
1451 The ``cl::alias`` class is a nontemplated class that is used to form aliases for
1452 other arguments.
1453
1454 .. code-block:: c++
1455
1456   namespace cl {
1457     class alias;
1458   }
1459
1460 The `cl::aliasopt`_ attribute should be used to specify which option this is an
1461 alias for.  Alias arguments default to being `cl::Hidden`_, and use the aliased
1462 options parser to do the conversion from string to data.
1463
1464 .. _cl::extrahelp:
1465
1466 The ``cl::extrahelp`` class
1467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1468
1469 The ``cl::extrahelp`` class is a nontemplated class that allows extra help text
1470 to be printed out for the ``-help`` option.
1471
1472 .. code-block:: c++
1473
1474   namespace cl {
1475     struct extrahelp;
1476   }
1477
1478 To use the extrahelp, simply construct one with a ``const char*`` parameter to
1479 the constructor. The text passed to the constructor will be printed at the
1480 bottom of the help message, verbatim. Note that multiple ``cl::extrahelp``
1481 **can** be used, but this practice is discouraged. If your tool needs to print
1482 additional help information, put all that help into a single ``cl::extrahelp``
1483 instance.
1484
1485 For example:
1486
1487 .. code-block:: c++
1488
1489   cl::extrahelp("\nADDITIONAL HELP:\n\n  This is the extra help\n");
1490
1491 .. _cl::OptionCategory:
1492
1493 The ``cl::OptionCategory`` class
1494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1495
1496 The ``cl::OptionCategory`` class is a simple class for declaring
1497 option categories.
1498
1499 .. code-block:: c++
1500
1501   namespace cl {
1502     class OptionCategory;
1503   }
1504
1505 An option category must have a name and optionally a description which are
1506 passed to the constructor as ``const char*``.
1507
1508 Note that declaring an option category and associating it with an option before
1509 parsing options (e.g. statically) will change the output of ``-help`` from
1510 uncategorized to categorized. If an option category is declared but not
1511 associated with an option then it will be hidden from the output of ``-help``
1512 but will be shown in the output of ``-help-hidden``.
1513
1514 .. _different parser:
1515 .. _discussed previously:
1516
1517 Builtin parsers
1518 ---------------
1519
1520 Parsers control how the string value taken from the command line is translated
1521 into a typed value, suitable for use in a C++ program.  By default, the
1522 CommandLine library uses an instance of ``parser<type>`` if the command line
1523 option specifies that it uses values of type '``type``'.  Because of this,
1524 custom option processing is specified with specializations of the '``parser``'
1525 class.
1526
1527 The CommandLine library provides the following builtin parser specializations,
1528 which are sufficient for most applications. It can, however, also be extended to
1529 work with new data types and new ways of interpreting the same data.  See the
1530 `Writing a Custom Parser`_ for more details on this type of library extension.
1531
1532 .. _enums:
1533 .. _cl::parser:
1534
1535 * The generic ``parser<t>`` parser can be used to map strings values to any data
1536   type, through the use of the `cl::values`_ property, which specifies the
1537   mapping information.  The most common use of this parser is for parsing enum
1538   values, which allows you to use the CommandLine library for all of the error
1539   checking to make sure that only valid enum values are specified (as opposed to
1540   accepting arbitrary strings).  Despite this, however, the generic parser class
1541   can be used for any data type.
1542
1543 .. _boolean flags:
1544 .. _bool parser:
1545
1546 * The **parser<bool> specialization** is used to convert boolean strings to a
1547   boolean value.  Currently accepted strings are "``true``", "``TRUE``",
1548   "``True``", "``1``", "``false``", "``FALSE``", "``False``", and "``0``".
1549
1550 * The **parser<boolOrDefault> specialization** is used for cases where the value
1551   is boolean, but we also need to know whether the option was specified at all.
1552   boolOrDefault is an enum with 3 values, BOU_UNSET, BOU_TRUE and BOU_FALSE.
1553   This parser accepts the same strings as **``parser<bool>``**.
1554
1555 .. _strings:
1556
1557 * The **parser<string> specialization** simply stores the parsed string into the
1558   string value specified.  No conversion or modification of the data is
1559   performed.
1560
1561 .. _integers:
1562 .. _int:
1563
1564 * The **parser<int> specialization** uses the C ``strtol`` function to parse the
1565   string input.  As such, it will accept a decimal number (with an optional '+'
1566   or '-' prefix) which must start with a non-zero digit.  It accepts octal
1567   numbers, which are identified with a '``0``' prefix digit, and hexadecimal
1568   numbers with a prefix of '``0x``' or '``0X``'.
1569
1570 .. _doubles:
1571 .. _float:
1572 .. _double:
1573
1574 * The **parser<double>** and **parser<float> specializations** use the standard
1575   C ``strtod`` function to convert floating point strings into floating point
1576   values.  As such, a broad range of string formats is supported, including
1577   exponential notation (ex: ``1.7e15``) and properly supports locales.
1578
1579 .. _Extension Guide:
1580 .. _extending the library:
1581
1582 Extension Guide
1583 ===============
1584
1585 Although the CommandLine library has a lot of functionality built into it
1586 already (as discussed previously), one of its true strengths lie in its
1587 extensibility.  This section discusses how the CommandLine library works under
1588 the covers and illustrates how to do some simple, common, extensions.
1589
1590 .. _Custom parsers:
1591 .. _custom parser:
1592 .. _Writing a Custom Parser:
1593
1594 Writing a custom parser
1595 -----------------------
1596
1597 One of the simplest and most common extensions is the use of a custom parser.
1598 As `discussed previously`_, parsers are the portion of the CommandLine library
1599 that turns string input from the user into a particular parsed data type,
1600 validating the input in the process.
1601
1602 There are two ways to use a new parser:
1603
1604 #. Specialize the `cl::parser`_ template for your custom data type.
1605
1606    This approach has the advantage that users of your custom data type will
1607    automatically use your custom parser whenever they define an option with a
1608    value type of your data type.  The disadvantage of this approach is that it
1609    doesn't work if your fundamental data type is something that is already
1610    supported.
1611
1612 #. Write an independent class, using it explicitly from options that need it.
1613
1614    This approach works well in situations where you would line to parse an
1615    option using special syntax for a not-very-special data-type.  The drawback
1616    of this approach is that users of your parser have to be aware that they are
1617    using your parser instead of the builtin ones.
1618
1619 To guide the discussion, we will discuss a custom parser that accepts file
1620 sizes, specified with an optional unit after the numeric size.  For example, we
1621 would like to parse "102kb", "41M", "1G" into the appropriate integer value.  In
1622 this case, the underlying data type we want to parse into is '``unsigned``'.  We
1623 choose approach #2 above because we don't want to make this the default for all
1624 ``unsigned`` options.
1625
1626 To start out, we declare our new ``FileSizeParser`` class:
1627
1628 .. code-block:: c++
1629
1630   struct FileSizeParser : public cl::basic_parser<unsigned> {
1631     // parse - Return true on error.
1632     bool parse(cl::Option &O, const char *ArgName, const std::string &ArgValue,
1633                unsigned &Val);
1634   };
1635
1636 Our new class inherits from the ``cl::basic_parser`` template class to fill in
1637 the default, boiler plate code for us.  We give it the data type that we parse
1638 into, the last argument to the ``parse`` method, so that clients of our custom
1639 parser know what object type to pass in to the parse method.  (Here we declare
1640 that we parse into '``unsigned``' variables.)
1641
1642 For most purposes, the only method that must be implemented in a custom parser
1643 is the ``parse`` method.  The ``parse`` method is called whenever the option is
1644 invoked, passing in the option itself, the option name, the string to parse, and
1645 a reference to a return value.  If the string to parse is not well-formed, the
1646 parser should output an error message and return true.  Otherwise it should
1647 return false and set '``Val``' to the parsed value.  In our example, we
1648 implement ``parse`` as:
1649
1650 .. code-block:: c++
1651
1652   bool FileSizeParser::parse(cl::Option &O, const char *ArgName,
1653                              const std::string &Arg, unsigned &Val) {
1654     const char *ArgStart = Arg.c_str();
1655     char *End;
1656
1657     // Parse integer part, leaving 'End' pointing to the first non-integer char
1658     Val = (unsigned)strtol(ArgStart, &End, 0);
1659
1660     while (1) {
1661       switch (*End++) {
1662       case 0: return false;   // No error
1663       case 'i':               // Ignore the 'i' in KiB if people use that
1664       case 'b': case 'B':     // Ignore B suffix
1665         break;
1666
1667       case 'g': case 'G': Val *= 1024*1024*1024; break;
1668       case 'm': case 'M': Val *= 1024*1024;      break;
1669       case 'k': case 'K': Val *= 1024;           break;
1670
1671       default:
1672         // Print an error message if unrecognized character!
1673         return O.error("'" + Arg + "' value invalid for file size argument!");
1674       }
1675     }
1676   }
1677
1678 This function implements a very simple parser for the kinds of strings we are
1679 interested in.  Although it has some holes (it allows "``123KKK``" for example),
1680 it is good enough for this example.  Note that we use the option itself to print
1681 out the error message (the ``error`` method always returns true) in order to get
1682 a nice error message (shown below).  Now that we have our parser class, we can
1683 use it like this:
1684
1685 .. code-block:: c++
1686
1687   static cl::opt<unsigned, false, FileSizeParser>
1688   MFS("max-file-size", cl::desc("Maximum file size to accept"),
1689       cl::value_desc("size"));
1690
1691 Which adds this to the output of our program:
1692
1693 ::
1694
1695   OPTIONS:
1696     -help                 - display available options (-help-hidden for more)
1697     ...
1698    -max-file-size=<size> - Maximum file size to accept
1699
1700 And we can test that our parse works correctly now (the test program just prints
1701 out the max-file-size argument value):
1702
1703 ::
1704
1705   $ ./test
1706   MFS: 0
1707   $ ./test -max-file-size=123MB
1708   MFS: 128974848
1709   $ ./test -max-file-size=3G
1710   MFS: 3221225472
1711   $ ./test -max-file-size=dog
1712   -max-file-size option: 'dog' value invalid for file size argument!
1713
1714 It looks like it works.  The error message that we get is nice and helpful, and
1715 we seem to accept reasonable file sizes.  This wraps up the "custom parser"
1716 tutorial.
1717
1718 Exploiting external storage
1719 ---------------------------
1720
1721 Several of the LLVM libraries define static ``cl::opt`` instances that will
1722 automatically be included in any program that links with that library.  This is
1723 a feature. However, sometimes it is necessary to know the value of the command
1724 line option outside of the library. In these cases the library does or should
1725 provide an external storage location that is accessible to users of the
1726 library. Examples of this include the ``llvm::DebugFlag`` exported by the
1727 ``lib/Support/Debug.cpp`` file and the ``llvm::TimePassesIsEnabled`` flag
1728 exported by the ``lib/VMCore/PassManager.cpp`` file.
1729
1730 .. todo::
1731
1732   TODO: complete this section
1733
1734 .. _dynamically loaded options:
1735
1736 Dynamically adding command line options
1737
1738 .. todo::
1739
1740   TODO: fill in this section