Add two points to release notes about recent command line library changes.
[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 Grouping options into categories
624 --------------------------------
625
626 If our program has a large number of options it may become difficult for users
627 of our tool to navigate the output of ``-help``. To alleviate this problem we
628 can put our options into categories. This can be done by declaring option
629 categories (`cl::OptionCategory`_ objects) and then placing our options into
630 these categories using the `cl::cat`_ option attribute. For example:
631
632 .. code-block:: c++
633
634   cl::OptionCategory StageSelectionCat("Stage Selection Options",
635                                        "These control which stages are run.");
636
637   cl::opt<bool> Preprocessor("E",cl::desc("Run preprocessor stage."),
638                              cl::cat(StageSelectionCat));
639
640   cl::opt<bool> NoLink("c",cl::desc("Run all stages except linking."),
641                        cl::cat(StageSelectionCat));
642
643 The output of ``-help`` will become categorized if an option category is
644 declared. The output looks something like ::
645
646   OVERVIEW: This is a small program to demo the LLVM CommandLine API
647   USAGE: Sample [options]
648
649   OPTIONS:
650
651     General options:
652
653       -help              - Display available options (-help-hidden for more)
654       -help-list         - Display list of available options (-help-list-hidden for more)
655
656
657     Stage Selection Options:
658     These control which stages are run.
659
660       -E                 - Run preprocessor stage.
661       -c                 - Run all stages except linking.
662
663 In addition to the behaviour of ``-help`` changing when an option category is
664 declared, the command line option ``-help-list`` becomes visible which will
665 print the command line options as uncategorized list.
666
667 Note that Options that are not explicitly categorized will be placed in the
668 ``cl::GeneralCategory`` category.
669
670 .. _Reference Guide:
671
672 Reference Guide
673 ===============
674
675 Now that you know the basics of how to use the CommandLine library, this section
676 will give you the detailed information you need to tune how command line options
677 work, as well as information on more "advanced" command line option processing
678 capabilities.
679
680 .. _positional:
681 .. _positional argument:
682 .. _Positional Arguments:
683 .. _Positional arguments section:
684 .. _positional options:
685
686 Positional Arguments
687 --------------------
688
689 Positional arguments are those arguments that are not named, and are not
690 specified with a hyphen.  Positional arguments should be used when an option is
691 specified by its position alone.  For example, the standard Unix ``grep`` tool
692 takes a regular expression argument, and an optional filename to search through
693 (which defaults to standard input if a filename is not specified).  Using the
694 CommandLine library, this would be specified as:
695
696 .. code-block:: c++
697
698   cl::opt<string> Regex   (cl::Positional, cl::desc("<regular expression>"), cl::Required);
699   cl::opt<string> Filename(cl::Positional, cl::desc("<input file>"), cl::init("-"));
700
701 Given these two option declarations, the ``-help`` output for our grep
702 replacement would look like this:
703
704 ::
705
706   USAGE: spiffygrep [options] <regular expression> <input file>
707
708   OPTIONS:
709     -help - display available options (-help-hidden for more)
710
711 ... and the resultant program could be used just like the standard ``grep``
712 tool.
713
714 Positional arguments are sorted by their order of construction.  This means that
715 command line options will be ordered according to how they are listed in a .cpp
716 file, but will not have an ordering defined if the positional arguments are
717 defined in multiple .cpp files.  The fix for this problem is simply to define
718 all of your positional arguments in one .cpp file.
719
720 Specifying positional options with hyphens
721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
722
723 Sometimes you may want to specify a value to your positional argument that
724 starts with a hyphen (for example, searching for '``-foo``' in a file).  At
725 first, you will have trouble doing this, because it will try to find an argument
726 named '``-foo``', and will fail (and single quotes will not save you).  Note
727 that the system ``grep`` has the same problem:
728
729 ::
730
731   $ spiffygrep '-foo' test.txt
732   Unknown command line argument '-foo'.  Try: spiffygrep -help'
733
734   $ grep '-foo' test.txt
735   grep: illegal option -- f
736   grep: illegal option -- o
737   grep: illegal option -- o
738   Usage: grep -hblcnsviw pattern file . . .
739
740 The solution for this problem is the same for both your tool and the system
741 version: use the '``--``' marker.  When the user specifies '``--``' on the
742 command line, it is telling the program that all options after the '``--``'
743 should be treated as positional arguments, not options.  Thus, we can use it
744 like this:
745
746 ::
747
748   $ spiffygrep -- -foo test.txt
749     ...output...
750
751 Determining absolute position with getPosition()
752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
753
754 Sometimes an option can affect or modify the meaning of another option. For
755 example, consider ``gcc``'s ``-x LANG`` option. This tells ``gcc`` to ignore the
756 suffix of subsequent positional arguments and force the file to be interpreted
757 as if it contained source code in language ``LANG``. In order to handle this
758 properly, you need to know the absolute position of each argument, especially
759 those in lists, so their interaction(s) can be applied correctly. This is also
760 useful for options like ``-llibname`` which is actually a positional argument
761 that starts with a dash.
762
763 So, generally, the problem is that you have two ``cl::list`` variables that
764 interact in some way. To ensure the correct interaction, you can use the
765 ``cl::list::getPosition(optnum)`` method. This method returns the absolute
766 position (as found on the command line) of the ``optnum`` item in the
767 ``cl::list``.
768
769 The idiom for usage is like this:
770
771 .. code-block:: c++
772
773   static cl::list<std::string> Files(cl::Positional, cl::OneOrMore);
774   static cl::list<std::string> Libraries("l", cl::ZeroOrMore);
775
776   int main(int argc, char**argv) {
777     // ...
778     std::vector<std::string>::iterator fileIt = Files.begin();
779     std::vector<std::string>::iterator libIt  = Libraries.begin();
780     unsigned libPos = 0, filePos = 0;
781     while ( 1 ) {
782       if ( libIt != Libraries.end() )
783         libPos = Libraries.getPosition( libIt - Libraries.begin() );
784       else
785         libPos = 0;
786       if ( fileIt != Files.end() )
787         filePos = Files.getPosition( fileIt - Files.begin() );
788       else
789         filePos = 0;
790
791       if ( filePos != 0 && (libPos == 0 || filePos < libPos) ) {
792         // Source File Is next
793         ++fileIt;
794       }
795       else if ( libPos != 0 && (filePos == 0 || libPos < filePos) ) {
796         // Library is next
797         ++libIt;
798       }
799       else
800         break; // we're done with the list
801     }
802   }
803
804 Note that, for compatibility reasons, the ``cl::opt`` also supports an
805 ``unsigned getPosition()`` option that will provide the absolute position of
806 that option. You can apply the same approach as above with a ``cl::opt`` and a
807 ``cl::list`` option as you can with two lists.
808
809 .. _interpreter style options:
810 .. _cl::ConsumeAfter:
811 .. _this section for more information:
812
813 The ``cl::ConsumeAfter`` modifier
814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
815
816 The ``cl::ConsumeAfter`` `formatting option`_ is used to construct programs that
817 use "interpreter style" option processing.  With this style of option
818 processing, all arguments specified after the last positional argument are
819 treated as special interpreter arguments that are not interpreted by the command
820 line argument.
821
822 As a concrete example, lets say we are developing a replacement for the standard
823 Unix Bourne shell (``/bin/sh``).  To run ``/bin/sh``, first you specify options
824 to the shell itself (like ``-x`` which turns on trace output), then you specify
825 the name of the script to run, then you specify arguments to the script.  These
826 arguments to the script are parsed by the Bourne shell command line option
827 processor, but are not interpreted as options to the shell itself.  Using the
828 CommandLine library, we would specify this as:
829
830 .. code-block:: c++
831
832   cl::opt<string> Script(cl::Positional, cl::desc("<input script>"), cl::init("-"));
833   cl::list<string>  Argv(cl::ConsumeAfter, cl::desc("<program arguments>..."));
834   cl::opt<bool>    Trace("x", cl::desc("Enable trace output"));
835
836 which automatically provides the help output:
837
838 ::
839
840   USAGE: spiffysh [options] <input script> <program arguments>...
841
842   OPTIONS:
843     -help - display available options (-help-hidden for more)
844     -x    - Enable trace output
845
846 At runtime, if we run our new shell replacement as ```spiffysh -x test.sh -a -x
847 -y bar``', the ``Trace`` variable will be set to true, the ``Script`` variable
848 will be set to "``test.sh``", and the ``Argv`` list will contain ``["-a", "-x",
849 "-y", "bar"]``, because they were specified after the last positional argument
850 (which is the script name).
851
852 There are several limitations to when ``cl::ConsumeAfter`` options can be
853 specified.  For example, only one ``cl::ConsumeAfter`` can be specified per
854 program, there must be at least one `positional argument`_ specified, there must
855 not be any `cl::list`_ positional arguments, and the ``cl::ConsumeAfter`` option
856 should be a `cl::list`_ option.
857
858 .. _can be changed:
859 .. _Internal vs External Storage:
860
861 Internal vs External Storage
862 ----------------------------
863
864 By default, all command line options automatically hold the value that they
865 parse from the command line.  This is very convenient in the common case,
866 especially when combined with the ability to define command line options in the
867 files that use them.  This is called the internal storage model.
868
869 Sometimes, however, it is nice to separate the command line option processing
870 code from the storage of the value parsed.  For example, lets say that we have a
871 '``-debug``' option that we would like to use to enable debug information across
872 the entire body of our program.  In this case, the boolean value controlling the
873 debug code should be globally accessible (in a header file, for example) yet the
874 command line option processing code should not be exposed to all of these
875 clients (requiring lots of .cpp files to ``#include CommandLine.h``).
876
877 To do this, set up your .h file with your option, like this for example:
878
879 .. code-block:: c++
880
881   // DebugFlag.h - Get access to the '-debug' command line option
882   //
883
884   // DebugFlag - This boolean is set to true if the '-debug' command line option
885   // is specified.  This should probably not be referenced directly, instead, use
886   // the DEBUG macro below.
887   //
888   extern bool DebugFlag;
889
890   // DEBUG macro - This macro should be used by code to emit debug information.
891   // In the '-debug' option is specified on the command line, and if this is a
892   // debug build, then the code specified as the option to the macro will be
893   // executed.  Otherwise it will not be.
894   #ifdef NDEBUG
895   #define DEBUG(X)
896   #else
897   #define DEBUG(X) do { if (DebugFlag) { X; } } while (0)
898   #endif
899
900 This allows clients to blissfully use the ``DEBUG()`` macro, or the
901 ``DebugFlag`` explicitly if they want to.  Now we just need to be able to set
902 the ``DebugFlag`` boolean when the option is set.  To do this, we pass an
903 additional argument to our command line argument processor, and we specify where
904 to fill in with the `cl::location`_ attribute:
905
906 .. code-block:: c++
907
908   bool DebugFlag;                  // the actual value
909   static cl::opt<bool, true>       // The parser
910   Debug("debug", cl::desc("Enable debug output"), cl::Hidden, cl::location(DebugFlag));
911
912 In the above example, we specify "``true``" as the second argument to the
913 `cl::opt`_ template, indicating that the template should not maintain a copy of
914 the value itself.  In addition to this, we specify the `cl::location`_
915 attribute, so that ``DebugFlag`` is automatically set.
916
917 Option Attributes
918 -----------------
919
920 This section describes the basic attributes that you can specify on options.
921
922 * The option name attribute (which is required for all options, except
923   `positional options`_) specifies what the option name is.  This option is
924   specified in simple double quotes:
925
926   .. code-block:: c++
927
928     cl::opt<**bool**> Quiet("quiet");
929
930 .. _cl::desc(...):
931
932 * The **cl::desc** attribute specifies a description for the option to be
933   shown in the ``-help`` output for the program.
934
935 .. _cl::value_desc:
936
937 * The **cl::value_desc** attribute specifies a string that can be used to
938   fine tune the ``-help`` output for a command line option.  Look `here`_ for an
939   example.
940
941 .. _cl::init:
942
943 * The **cl::init** attribute specifies an initial value for a `scalar`_
944   option.  If this attribute is not specified then the command line option value
945   defaults to the value created by the default constructor for the
946   type.
947
948   .. warning::
949
950     If you specify both **cl::init** and **cl::location** for an option, you
951     must specify **cl::location** first, so that when the command-line parser
952     sees **cl::init**, it knows where to put the initial value. (You will get an
953     error at runtime if you don't put them in the right order.)
954
955 .. _cl::location:
956
957 * The **cl::location** attribute where to store the value for a parsed command
958   line option if using external storage.  See the section on `Internal vs
959   External Storage`_ for more information.
960
961 .. _cl::aliasopt:
962
963 * The **cl::aliasopt** attribute specifies which option a `cl::alias`_ option is
964   an alias for.
965
966 .. _cl::values:
967
968 * The **cl::values** attribute specifies the string-to-value mapping to be used
969   by the generic parser.  It takes a **clEnumValEnd terminated** list of
970   (option, value, description) triplets that specify the option name, the value
971   mapped to, and the description shown in the ``-help`` for the tool.  Because
972   the generic parser is used most frequently with enum values, two macros are
973   often useful:
974
975   #. The **clEnumVal** macro is used as a nice simple way to specify a triplet
976      for an enum.  This macro automatically makes the option name be the same as
977      the enum name.  The first option to the macro is the enum, the second is
978      the description for the command line option.
979
980   #. The **clEnumValN** macro is used to specify macro options where the option
981      name doesn't equal the enum name.  For this macro, the first argument is
982      the enum value, the second is the flag name, and the second is the
983      description.
984
985   You will get a compile time error if you try to use cl::values with a parser
986   that does not support it.
987
988 .. _cl::multi_val:
989
990 * The **cl::multi_val** attribute specifies that this option takes has multiple
991   values (example: ``-sectalign segname sectname sectvalue``). This attribute
992   takes one unsigned argument - the number of values for the option. This
993   attribute is valid only on ``cl::list`` options (and will fail with compile
994   error if you try to use it with other option types). It is allowed to use all
995   of the usual modifiers on multi-valued options (besides
996   ``cl::ValueDisallowed``, obviously).
997
998 .. _cl::cat:
999
1000 * The **cl::cat** attribute specifies the option category that the option
1001   belongs to. The category should be a `cl::OptionCategory`_ object.
1002
1003 Option Modifiers
1004 ----------------
1005
1006 Option modifiers are the flags and expressions that you pass into the
1007 constructors for `cl::opt`_ and `cl::list`_.  These modifiers give you the
1008 ability to tweak how options are parsed and how ``-help`` output is generated to
1009 fit your application well.
1010
1011 These options fall into five main categories:
1012
1013 #. Hiding an option from ``-help`` output
1014
1015 #. Controlling the number of occurrences required and allowed
1016
1017 #. Controlling whether or not a value must be specified
1018
1019 #. Controlling other formatting options
1020
1021 #. Miscellaneous option modifiers
1022
1023 It is not possible to specify two options from the same category (you'll get a
1024 runtime error) to a single option, except for options in the miscellaneous
1025 category.  The CommandLine library specifies defaults for all of these settings
1026 that are the most useful in practice and the most common, which mean that you
1027 usually shouldn't have to worry about these.
1028
1029 Hiding an option from ``-help`` output
1030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1031
1032 The ``cl::NotHidden``, ``cl::Hidden``, and ``cl::ReallyHidden`` modifiers are
1033 used to control whether or not an option appears in the ``-help`` and
1034 ``-help-hidden`` output for the compiled program:
1035
1036 .. _cl::NotHidden:
1037
1038 * The **cl::NotHidden** modifier (which is the default for `cl::opt`_ and
1039   `cl::list`_ options) indicates the option is to appear in both help
1040   listings.
1041
1042 .. _cl::Hidden:
1043
1044 * The **cl::Hidden** modifier (which is the default for `cl::alias`_ options)
1045   indicates that the option should not appear in the ``-help`` output, but
1046   should appear in the ``-help-hidden`` output.
1047
1048 .. _cl::ReallyHidden:
1049
1050 * The **cl::ReallyHidden** modifier indicates that the option should not appear
1051   in any help output.
1052
1053 Controlling the number of occurrences required and allowed
1054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1055
1056 This group of options is used to control how many time an option is allowed (or
1057 required) to be specified on the command line of your program.  Specifying a
1058 value for this setting allows the CommandLine library to do error checking for
1059 you.
1060
1061 The allowed values for this option group are:
1062
1063 .. _cl::Optional:
1064
1065 * The **cl::Optional** modifier (which is the default for the `cl::opt`_ and
1066   `cl::alias`_ classes) indicates that your program will allow either zero or
1067   one occurrence of the option to be specified.
1068
1069 .. _cl::ZeroOrMore:
1070
1071 * The **cl::ZeroOrMore** modifier (which is the default for the `cl::list`_
1072   class) indicates that your program will allow the option to be specified zero
1073   or more times.
1074
1075 .. _cl::Required:
1076
1077 * The **cl::Required** modifier indicates that the specified option must be
1078   specified exactly one time.
1079
1080 .. _cl::OneOrMore:
1081
1082 * The **cl::OneOrMore** modifier indicates that the option must be specified at
1083   least one time.
1084
1085 * The **cl::ConsumeAfter** modifier is described in the `Positional arguments
1086   section`_.
1087
1088 If an option is not specified, then the value of the option is equal to the
1089 value specified by the `cl::init`_ attribute.  If the ``cl::init`` attribute is
1090 not specified, the option value is initialized with the default constructor for
1091 the data type.
1092
1093 If an option is specified multiple times for an option of the `cl::opt`_ class,
1094 only the last value will be retained.
1095
1096 Controlling whether or not a value must be specified
1097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1098
1099 This group of options is used to control whether or not the option allows a
1100 value to be present.  In the case of the CommandLine library, a value is either
1101 specified with an equal sign (e.g. '``-index-depth=17``') or as a trailing
1102 string (e.g. '``-o a.out``').
1103
1104 The allowed values for this option group are:
1105
1106 .. _cl::ValueOptional:
1107
1108 * The **cl::ValueOptional** modifier (which is the default for ``bool`` typed
1109   options) specifies that it is acceptable to have a value, or not.  A boolean
1110   argument can be enabled just by appearing on the command line, or it can have
1111   an explicit '``-foo=true``'.  If an option is specified with this mode, it is
1112   illegal for the value to be provided without the equal sign.  Therefore
1113   '``-foo true``' is illegal.  To get this behavior, you must use
1114   the `cl::ValueRequired`_ modifier.
1115
1116 .. _cl::ValueRequired:
1117
1118 * The **cl::ValueRequired** modifier (which is the default for all other types
1119   except for `unnamed alternatives using the generic parser`_) specifies that a
1120   value must be provided.  This mode informs the command line library that if an
1121   option is not provides with an equal sign, that the next argument provided
1122   must be the value.  This allows things like '``-o a.out``' to work.
1123
1124 .. _cl::ValueDisallowed:
1125
1126 * The **cl::ValueDisallowed** modifier (which is the default for `unnamed
1127   alternatives using the generic parser`_) indicates that it is a runtime error
1128   for the user to specify a value.  This can be provided to disallow users from
1129   providing options to boolean options (like '``-foo=true``').
1130
1131 In general, the default values for this option group work just like you would
1132 want them to.  As mentioned above, you can specify the `cl::ValueDisallowed`_
1133 modifier to a boolean argument to restrict your command line parser.  These
1134 options are mostly useful when `extending the library`_.
1135
1136 .. _formatting option:
1137
1138 Controlling other formatting options
1139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1140
1141 The formatting option group is used to specify that the command line option has
1142 special abilities and is otherwise different from other command line arguments.
1143 As usual, you can only specify one of these arguments at most.
1144
1145 .. _cl::NormalFormatting:
1146
1147 * The **cl::NormalFormatting** modifier (which is the default all options)
1148   specifies that this option is "normal".
1149
1150 .. _cl::Positional:
1151
1152 * The **cl::Positional** modifier specifies that this is a positional argument
1153   that does not have a command line option associated with it.  See the
1154   `Positional Arguments`_ section for more information.
1155
1156 * The **cl::ConsumeAfter** modifier specifies that this option is used to
1157   capture "interpreter style" arguments.  See `this section for more
1158   information`_.
1159
1160 .. _prefix:
1161 .. _cl::Prefix:
1162
1163 * The **cl::Prefix** modifier specifies that this option prefixes its value.
1164   With 'Prefix' options, the equal sign does not separate the value from the
1165   option name specified. Instead, the value is everything after the prefix,
1166   including any equal sign if present. This is useful for processing odd
1167   arguments like ``-lmalloc`` and ``-L/usr/lib`` in a linker tool or
1168   ``-DNAME=value`` in a compiler tool.  Here, the '``l``', '``D``' and '``L``'
1169   options are normal string (or list) options, that have the **cl::Prefix**
1170   modifier added to allow the CommandLine library to recognize them.  Note that
1171   **cl::Prefix** options must not have the **cl::ValueDisallowed** modifier
1172   specified.
1173
1174 .. _grouping:
1175 .. _cl::Grouping:
1176
1177 * The **cl::Grouping** modifier is used to implement Unix-style tools (like
1178   ``ls``) that have lots of single letter arguments, but only require a single
1179   dash.  For example, the '``ls -labF``' command actually enables four different
1180   options, all of which are single letters.  Note that **cl::Grouping** options
1181   cannot have values.
1182
1183 The CommandLine library does not restrict how you use the **cl::Prefix** or
1184 **cl::Grouping** modifiers, but it is possible to specify ambiguous argument
1185 settings.  Thus, it is possible to have multiple letter options that are prefix
1186 or grouping options, and they will still work as designed.
1187
1188 To do this, the CommandLine library uses a greedy algorithm to parse the input
1189 option into (potentially multiple) prefix and grouping options.  The strategy
1190 basically looks like this:
1191
1192 ::
1193
1194   parse(string OrigInput) {
1195
1196   1. string input = OrigInput;
1197   2. if (isOption(input)) return getOption(input).parse();  // Normal option
1198   3. while (!isOption(input) && !input.empty()) input.pop_back();  // Remove the last letter
1199   4. if (input.empty()) return error();  // No matching option
1200   5. if (getOption(input).isPrefix())
1201        return getOption(input).parse(input);
1202   6. while (!input.empty()) {  // Must be grouping options
1203        getOption(input).parse();
1204        OrigInput.erase(OrigInput.begin(), OrigInput.begin()+input.length());
1205        input = OrigInput;
1206        while (!isOption(input) && !input.empty()) input.pop_back();
1207      }
1208   7. if (!OrigInput.empty()) error();
1209
1210   }
1211
1212 Miscellaneous option modifiers
1213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1214
1215 The miscellaneous option modifiers are the only flags where you can specify more
1216 than one flag from the set: they are not mutually exclusive.  These flags
1217 specify boolean properties that modify the option.
1218
1219 .. _cl::CommaSeparated:
1220
1221 * The **cl::CommaSeparated** modifier indicates that any commas specified for an
1222   option's value should be used to split the value up into multiple values for
1223   the option.  For example, these two options are equivalent when
1224   ``cl::CommaSeparated`` is specified: "``-foo=a -foo=b -foo=c``" and
1225   "``-foo=a,b,c``".  This option only makes sense to be used in a case where the
1226   option is allowed to accept one or more values (i.e. it is a `cl::list`_
1227   option).
1228
1229 .. _cl::PositionalEatsArgs:
1230
1231 * The **cl::PositionalEatsArgs** modifier (which only applies to positional
1232   arguments, and only makes sense for lists) indicates that positional argument
1233   should consume any strings after it (including strings that start with a "-")
1234   up until another recognized positional argument.  For example, if you have two
1235   "eating" positional arguments, "``pos1``" and "``pos2``", the string "``-pos1
1236   -foo -bar baz -pos2 -bork``" would cause the "``-foo -bar -baz``" strings to
1237   be applied to the "``-pos1``" option and the "``-bork``" string to be applied
1238   to the "``-pos2``" option.
1239
1240 .. _cl::Sink:
1241
1242 * The **cl::Sink** modifier is used to handle unknown options. If there is at
1243   least one option with ``cl::Sink`` modifier specified, the parser passes
1244   unrecognized option strings to it as values instead of signaling an error. As
1245   with ``cl::CommaSeparated``, this modifier only makes sense with a `cl::list`_
1246   option.
1247
1248 So far, these are the only three miscellaneous option modifiers.
1249
1250 .. _response files:
1251
1252 Response files
1253 ^^^^^^^^^^^^^^
1254
1255 Some systems, such as certain variants of Microsoft Windows and some older
1256 Unices have a relatively low limit on command-line length. It is therefore
1257 customary to use the so-called 'response files' to circumvent this
1258 restriction. These files are mentioned on the command-line (using the "@file")
1259 syntax. The program reads these files and inserts the contents into argv,
1260 thereby working around the command-line length limits. Response files are
1261 enabled by an optional fourth argument to `cl::ParseEnvironmentOptions`_ and
1262 `cl::ParseCommandLineOptions`_.
1263
1264 Top-Level Classes and Functions
1265 -------------------------------
1266
1267 Despite all of the built-in flexibility, the CommandLine option library really
1268 only consists of one function `cl::ParseCommandLineOptions`_) and three main
1269 classes: `cl::opt`_, `cl::list`_, and `cl::alias`_.  This section describes
1270 these three classes in detail.
1271
1272 .. _cl::getRegisteredOptions:
1273
1274 The ``cl::getRegisteredOptions`` function
1275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1276
1277 The ``cl::getRegisteredOptions`` function is designed to give a programmer
1278 access to declared non positional command line options so that how they appear
1279 in ``-help`` can be modified prior to calling `cl::ParseCommandLineOptions`_.
1280 Note this method should not be called during any static initialisation because
1281 it cannot be guaranteed that all options will have been initialised. Hence it
1282 should be called from ``main``.
1283
1284 This function can be used to gain access to options declared in libraries that
1285 the tool writter may not have direct access to.
1286
1287 The function retrieves a :ref:`StringMap <dss_stringmap>` that maps the option
1288 string (e.g. ``-help``) to an ``Option*``.
1289
1290 Here is an example of how the function could be used:
1291
1292 .. code-block:: c++
1293
1294   using namespace llvm;
1295   int main(int argc, char **argv) {
1296     cl::OptionCategory AnotherCategory("Some options");
1297
1298     StringMap<cl::Option*> Map;
1299     cl::getRegisteredOptions(Map);
1300
1301     //Unhide useful option and put it in a different category
1302     assert(Map.count("print-all-options") > 0);
1303     Map["print-all-options"]->setHiddenFlag(cl::NotHidden);
1304     Map["print-all-options"]->setCategory(AnotherCategory);
1305
1306     //Hide an option we don't want to see
1307     assert(Map.count("enable-no-infs-fp-math") > 0);
1308     Map["enable-no-infs-fp-math"]->setHiddenFlag(cl::Hidden);
1309
1310     //Change --version to --show-version
1311     assert(Map.count("version") > 0);
1312     Map["version"]->setArgStr("show-version");
1313
1314     //Change --help description
1315     assert(Map.count("help") > 0);
1316     Map["help"]->setDescription("Shows help");
1317
1318     cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv, "This is a small program to demo the LLVM CommandLine API");
1319     ...
1320   }
1321
1322
1323 .. _cl::ParseCommandLineOptions:
1324
1325 The ``cl::ParseCommandLineOptions`` function
1326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1327
1328 The ``cl::ParseCommandLineOptions`` function is designed to be called directly
1329 from ``main``, and is used to fill in the values of all of the command line
1330 option variables once ``argc`` and ``argv`` are available.
1331
1332 The ``cl::ParseCommandLineOptions`` function requires two parameters (``argc``
1333 and ``argv``), but may also take an optional third parameter which holds
1334 `additional extra text`_ to emit when the ``-help`` option is invoked, and a
1335 fourth boolean parameter that enables `response files`_.
1336
1337 .. _cl::ParseEnvironmentOptions:
1338
1339 The ``cl::ParseEnvironmentOptions`` function
1340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1341
1342 The ``cl::ParseEnvironmentOptions`` function has mostly the same effects as
1343 `cl::ParseCommandLineOptions`_, except that it is designed to take values for
1344 options from an environment variable, for those cases in which reading the
1345 command line is not convenient or desired. It fills in the values of all the
1346 command line option variables just like `cl::ParseCommandLineOptions`_ does.
1347
1348 It takes four parameters: the name of the program (since ``argv`` may not be
1349 available, it can't just look in ``argv[0]``), the name of the environment
1350 variable to examine, the optional `additional extra text`_ to emit when the
1351 ``-help`` option is invoked, and the boolean switch that controls whether
1352 `response files`_ should be read.
1353
1354 ``cl::ParseEnvironmentOptions`` will break the environment variable's value up
1355 into words and then process them using `cl::ParseCommandLineOptions`_.
1356 **Note:** Currently ``cl::ParseEnvironmentOptions`` does not support quoting, so
1357 an environment variable containing ``-option "foo bar"`` will be parsed as three
1358 words, ``-option``, ``"foo``, and ``bar"``, which is different from what you
1359 would get from the shell with the same input.
1360
1361 The ``cl::SetVersionPrinter`` function
1362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1363
1364 The ``cl::SetVersionPrinter`` function is designed to be called directly from
1365 ``main`` and *before* ``cl::ParseCommandLineOptions``. Its use is optional. It
1366 simply arranges for a function to be called in response to the ``--version``
1367 option instead of having the ``CommandLine`` library print out the usual version
1368 string for LLVM. This is useful for programs that are not part of LLVM but wish
1369 to use the ``CommandLine`` facilities. Such programs should just define a small
1370 function that takes no arguments and returns ``void`` and that prints out
1371 whatever version information is appropriate for the program. Pass the address of
1372 that function to ``cl::SetVersionPrinter`` to arrange for it to be called when
1373 the ``--version`` option is given by the user.
1374
1375 .. _cl::opt:
1376 .. _scalar:
1377
1378 The ``cl::opt`` class
1379 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1380
1381 The ``cl::opt`` class is the class used to represent scalar command line
1382 options, and is the one used most of the time.  It is a templated class which
1383 can take up to three arguments (all except for the first have default values
1384 though):
1385
1386 .. code-block:: c++
1387
1388   namespace cl {
1389     template <class DataType, bool ExternalStorage = false,
1390               class ParserClass = parser<DataType> >
1391     class opt;
1392   }
1393
1394 The first template argument specifies what underlying data type the command line
1395 argument is, and is used to select a default parser implementation.  The second
1396 template argument is used to specify whether the option should contain the
1397 storage for the option (the default) or whether external storage should be used
1398 to contain the value parsed for the option (see `Internal vs External Storage`_
1399 for more information).
1400
1401 The third template argument specifies which parser to use.  The default value
1402 selects an instantiation of the ``parser`` class based on the underlying data
1403 type of the option.  In general, this default works well for most applications,
1404 so this option is only used when using a `custom parser`_.
1405
1406 .. _lists of arguments:
1407 .. _cl::list:
1408
1409 The ``cl::list`` class
1410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1411
1412 The ``cl::list`` class is the class used to represent a list of command line
1413 options.  It too is a templated class which can take up to three arguments:
1414
1415 .. code-block:: c++
1416
1417   namespace cl {
1418     template <class DataType, class Storage = bool,
1419               class ParserClass = parser<DataType> >
1420     class list;
1421   }
1422
1423 This class works the exact same as the `cl::opt`_ class, except that the second
1424 argument is the **type** of the external storage, not a boolean value.  For this
1425 class, the marker type '``bool``' is used to indicate that internal storage
1426 should be used.
1427
1428 .. _cl::bits:
1429
1430 The ``cl::bits`` class
1431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1432
1433 The ``cl::bits`` class is the class used to represent a list of command line
1434 options in the form of a bit vector.  It is also a templated class which can
1435 take up to three arguments:
1436
1437 .. code-block:: c++
1438
1439   namespace cl {
1440     template <class DataType, class Storage = bool,
1441               class ParserClass = parser<DataType> >
1442     class bits;
1443   }
1444
1445 This class works the exact same as the `cl::list`_ class, except that the second
1446 argument must be of **type** ``unsigned`` if external storage is used.
1447
1448 .. _cl::alias:
1449
1450 The ``cl::alias`` class
1451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1452
1453 The ``cl::alias`` class is a nontemplated class that is used to form aliases for
1454 other arguments.
1455
1456 .. code-block:: c++
1457
1458   namespace cl {
1459     class alias;
1460   }
1461
1462 The `cl::aliasopt`_ attribute should be used to specify which option this is an
1463 alias for.  Alias arguments default to being `cl::Hidden`_, and use the aliased
1464 options parser to do the conversion from string to data.
1465
1466 .. _cl::extrahelp:
1467
1468 The ``cl::extrahelp`` class
1469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1470
1471 The ``cl::extrahelp`` class is a nontemplated class that allows extra help text
1472 to be printed out for the ``-help`` option.
1473
1474 .. code-block:: c++
1475
1476   namespace cl {
1477     struct extrahelp;
1478   }
1479
1480 To use the extrahelp, simply construct one with a ``const char*`` parameter to
1481 the constructor. The text passed to the constructor will be printed at the
1482 bottom of the help message, verbatim. Note that multiple ``cl::extrahelp``
1483 **can** be used, but this practice is discouraged. If your tool needs to print
1484 additional help information, put all that help into a single ``cl::extrahelp``
1485 instance.
1486
1487 For example:
1488
1489 .. code-block:: c++
1490
1491   cl::extrahelp("\nADDITIONAL HELP:\n\n  This is the extra help\n");
1492
1493 .. _cl::OptionCategory:
1494
1495 The ``cl::OptionCategory`` class
1496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1497
1498 The ``cl::OptionCategory`` class is a simple class for declaring
1499 option categories.
1500
1501 .. code-block:: c++
1502
1503   namespace cl {
1504     class OptionCategory;
1505   }
1506
1507 An option category must have a name and optionally a description which are
1508 passed to the constructor as ``const char*``.
1509
1510 Note that declaring an option category and associating it with an option before
1511 parsing options (e.g. statically) will change the output of ``-help`` from
1512 uncategorized to categorized. If an option category is declared but not
1513 associated with an option then it will be hidden from the output of ``-help``
1514 but will be shown in the output of ``-help-hidden``.
1515
1516 .. _different parser:
1517 .. _discussed previously:
1518
1519 Builtin parsers
1520 ---------------
1521
1522 Parsers control how the string value taken from the command line is translated
1523 into a typed value, suitable for use in a C++ program.  By default, the
1524 CommandLine library uses an instance of ``parser<type>`` if the command line
1525 option specifies that it uses values of type '``type``'.  Because of this,
1526 custom option processing is specified with specializations of the '``parser``'
1527 class.
1528
1529 The CommandLine library provides the following builtin parser specializations,
1530 which are sufficient for most applications. It can, however, also be extended to
1531 work with new data types and new ways of interpreting the same data.  See the
1532 `Writing a Custom Parser`_ for more details on this type of library extension.
1533
1534 .. _enums:
1535 .. _cl::parser:
1536
1537 * The generic ``parser<t>`` parser can be used to map strings values to any data
1538   type, through the use of the `cl::values`_ property, which specifies the
1539   mapping information.  The most common use of this parser is for parsing enum
1540   values, which allows you to use the CommandLine library for all of the error
1541   checking to make sure that only valid enum values are specified (as opposed to
1542   accepting arbitrary strings).  Despite this, however, the generic parser class
1543   can be used for any data type.
1544
1545 .. _boolean flags:
1546 .. _bool parser:
1547
1548 * The **parser<bool> specialization** is used to convert boolean strings to a
1549   boolean value.  Currently accepted strings are "``true``", "``TRUE``",
1550   "``True``", "``1``", "``false``", "``FALSE``", "``False``", and "``0``".
1551
1552 * The **parser<boolOrDefault> specialization** is used for cases where the value
1553   is boolean, but we also need to know whether the option was specified at all.
1554   boolOrDefault is an enum with 3 values, BOU_UNSET, BOU_TRUE and BOU_FALSE.
1555   This parser accepts the same strings as **``parser<bool>``**.
1556
1557 .. _strings:
1558
1559 * The **parser<string> specialization** simply stores the parsed string into the
1560   string value specified.  No conversion or modification of the data is
1561   performed.
1562
1563 .. _integers:
1564 .. _int:
1565
1566 * The **parser<int> specialization** uses the C ``strtol`` function to parse the
1567   string input.  As such, it will accept a decimal number (with an optional '+'
1568   or '-' prefix) which must start with a non-zero digit.  It accepts octal
1569   numbers, which are identified with a '``0``' prefix digit, and hexadecimal
1570   numbers with a prefix of '``0x``' or '``0X``'.
1571
1572 .. _doubles:
1573 .. _float:
1574 .. _double:
1575
1576 * The **parser<double>** and **parser<float> specializations** use the standard
1577   C ``strtod`` function to convert floating point strings into floating point
1578   values.  As such, a broad range of string formats is supported, including
1579   exponential notation (ex: ``1.7e15``) and properly supports locales.
1580
1581 .. _Extension Guide:
1582 .. _extending the library:
1583
1584 Extension Guide
1585 ===============
1586
1587 Although the CommandLine library has a lot of functionality built into it
1588 already (as discussed previously), one of its true strengths lie in its
1589 extensibility.  This section discusses how the CommandLine library works under
1590 the covers and illustrates how to do some simple, common, extensions.
1591
1592 .. _Custom parsers:
1593 .. _custom parser:
1594 .. _Writing a Custom Parser:
1595
1596 Writing a custom parser
1597 -----------------------
1598
1599 One of the simplest and most common extensions is the use of a custom parser.
1600 As `discussed previously`_, parsers are the portion of the CommandLine library
1601 that turns string input from the user into a particular parsed data type,
1602 validating the input in the process.
1603
1604 There are two ways to use a new parser:
1605
1606 #. Specialize the `cl::parser`_ template for your custom data type.
1607
1608    This approach has the advantage that users of your custom data type will
1609    automatically use your custom parser whenever they define an option with a
1610    value type of your data type.  The disadvantage of this approach is that it
1611    doesn't work if your fundamental data type is something that is already
1612    supported.
1613
1614 #. Write an independent class, using it explicitly from options that need it.
1615
1616    This approach works well in situations where you would line to parse an
1617    option using special syntax for a not-very-special data-type.  The drawback
1618    of this approach is that users of your parser have to be aware that they are
1619    using your parser instead of the builtin ones.
1620
1621 To guide the discussion, we will discuss a custom parser that accepts file
1622 sizes, specified with an optional unit after the numeric size.  For example, we
1623 would like to parse "102kb", "41M", "1G" into the appropriate integer value.  In
1624 this case, the underlying data type we want to parse into is '``unsigned``'.  We
1625 choose approach #2 above because we don't want to make this the default for all
1626 ``unsigned`` options.
1627
1628 To start out, we declare our new ``FileSizeParser`` class:
1629
1630 .. code-block:: c++
1631
1632   struct FileSizeParser : public cl::basic_parser<unsigned> {
1633     // parse - Return true on error.
1634     bool parse(cl::Option &O, const char *ArgName, const std::string &ArgValue,
1635                unsigned &Val);
1636   };
1637
1638 Our new class inherits from the ``cl::basic_parser`` template class to fill in
1639 the default, boiler plate code for us.  We give it the data type that we parse
1640 into, the last argument to the ``parse`` method, so that clients of our custom
1641 parser know what object type to pass in to the parse method.  (Here we declare
1642 that we parse into '``unsigned``' variables.)
1643
1644 For most purposes, the only method that must be implemented in a custom parser
1645 is the ``parse`` method.  The ``parse`` method is called whenever the option is
1646 invoked, passing in the option itself, the option name, the string to parse, and
1647 a reference to a return value.  If the string to parse is not well-formed, the
1648 parser should output an error message and return true.  Otherwise it should
1649 return false and set '``Val``' to the parsed value.  In our example, we
1650 implement ``parse`` as:
1651
1652 .. code-block:: c++
1653
1654   bool FileSizeParser::parse(cl::Option &O, const char *ArgName,
1655                              const std::string &Arg, unsigned &Val) {
1656     const char *ArgStart = Arg.c_str();
1657     char *End;
1658
1659     // Parse integer part, leaving 'End' pointing to the first non-integer char
1660     Val = (unsigned)strtol(ArgStart, &End, 0);
1661
1662     while (1) {
1663       switch (*End++) {
1664       case 0: return false;   // No error
1665       case 'i':               // Ignore the 'i' in KiB if people use that
1666       case 'b': case 'B':     // Ignore B suffix
1667         break;
1668
1669       case 'g': case 'G': Val *= 1024*1024*1024; break;
1670       case 'm': case 'M': Val *= 1024*1024;      break;
1671       case 'k': case 'K': Val *= 1024;           break;
1672
1673       default:
1674         // Print an error message if unrecognized character!
1675         return O.error("'" + Arg + "' value invalid for file size argument!");
1676       }
1677     }
1678   }
1679
1680 This function implements a very simple parser for the kinds of strings we are
1681 interested in.  Although it has some holes (it allows "``123KKK``" for example),
1682 it is good enough for this example.  Note that we use the option itself to print
1683 out the error message (the ``error`` method always returns true) in order to get
1684 a nice error message (shown below).  Now that we have our parser class, we can
1685 use it like this:
1686
1687 .. code-block:: c++
1688
1689   static cl::opt<unsigned, false, FileSizeParser>
1690   MFS("max-file-size", cl::desc("Maximum file size to accept"),
1691       cl::value_desc("size"));
1692
1693 Which adds this to the output of our program:
1694
1695 ::
1696
1697   OPTIONS:
1698     -help                 - display available options (-help-hidden for more)
1699     ...
1700    -max-file-size=<size> - Maximum file size to accept
1701
1702 And we can test that our parse works correctly now (the test program just prints
1703 out the max-file-size argument value):
1704
1705 ::
1706
1707   $ ./test
1708   MFS: 0
1709   $ ./test -max-file-size=123MB
1710   MFS: 128974848
1711   $ ./test -max-file-size=3G
1712   MFS: 3221225472
1713   $ ./test -max-file-size=dog
1714   -max-file-size option: 'dog' value invalid for file size argument!
1715
1716 It looks like it works.  The error message that we get is nice and helpful, and
1717 we seem to accept reasonable file sizes.  This wraps up the "custom parser"
1718 tutorial.
1719
1720 Exploiting external storage
1721 ---------------------------
1722
1723 Several of the LLVM libraries define static ``cl::opt`` instances that will
1724 automatically be included in any program that links with that library.  This is
1725 a feature. However, sometimes it is necessary to know the value of the command
1726 line option outside of the library. In these cases the library does or should
1727 provide an external storage location that is accessible to users of the
1728 library. Examples of this include the ``llvm::DebugFlag`` exported by the
1729 ``lib/Support/Debug.cpp`` file and the ``llvm::TimePassesIsEnabled`` flag
1730 exported by the ``lib/VMCore/PassManager.cpp`` file.
1731
1732 .. todo::
1733
1734   TODO: complete this section
1735
1736 .. _dynamically loaded options:
1737
1738 Dynamically adding command line options
1739
1740 .. todo::
1741
1742   TODO: fill in this section