add the trace system with a first test which is instance tracing
[nit.git] / share / man / nitc.md
1 # NAME
2
3 nitc - compiles Nit programs.
4
5
6 # SYNOPSIS
7
8 nitc [*options*] FILE...
9
10 nitc [*options*] --run FILE [ARG]...
11
12
13 # DESCRIPTION
14
15 nitc is the current official Nit compiler.
16 It takes the main module of a Nit program as argument and produces an executable file.
17
18 By default, the generated executables are produced in the current directory.
19 (see `--dir` for details.)
20
21 Internally, nitc rely on the presence of a C compiler. Usually gcc (but nitc was successfully tested with clang).
22 A compilation directory is therefore created and (re-)used.
23 By default, the compilation directory is named `nit_compile` and is removed after the compilation.
24 (see `--compile-dir` for details.)
25
26 Currently, because Nit is still in heavy development, the compilation directory is not cleaned after the compilation.
27
28 By default, the compilation process tries to have a good trade-off between the compilation time and the performance of produced executables.
29 To produce more optimized executables, the current best option is `--semi-global`.
30
31 To improve the compilation time and simplify the compilation of multiple programs, more than one file can be given.
32 Each one will be compiled into a distinct executable.
33
34     $ nitc prog1.nit prog2.nit
35
36 To combine files into a single program, use the `-m` option.
37
38     $ nitc prog1.nit -m other_module.nit
39
40 nitc can produces executables for various platforms when specific modules are used.
41 Currently, android and emscripten are supported.
42 See the documentation of these specific modules for details.
43
44
45 # OPTIONS
46
47 ## MESSAGES
48
49 ### `-W`, `--warn`
50 Show additional warnings (advices).
51
52 By default, only important warnings are displayed.
53 May be overridden by `-w`.
54
55 Important warnings are displayed by default. A warning is considered important when:
56
57 * There is a simple correction.
58 * There is no reason to let the code this way.
59 * There is always a real issue (no false positive).
60
61 Other warnings, called advices, are not displayed by default to avoid filling the terminal with
62 unwanted information.
63 A warning is considered an advice when:
64
65 * The correction could be complex. e.g. require a refactorisation or an API change.
66 * The correction cannot be done. e.g. Code that use a deprecated API for some compatibility reason.
67 * There is not a real issue (false positive). Note that this should be unlikely.
68 * Transitional: While a real important warning, it fires a lot in current code, so a transition is needed
69 in order to let people fix them before promoting the advice to an important warning.
70
71 ### `-w`, `--warning`
72 Show/hide a specific warning.
73
74 Each type of warning can be individually displayed or hidden.
75 The `-w` option takes the name of a warning (displayed at the end of the warning message, between parentheses) to activate it;
76 and "no-{name}" to disable it.
77 It has precedence over -q and -W.
78 Multiple `-w` can be given.
79
80 To show only `missing-doc` warnings in standard"
81
82     $ nitc -q -w missing-doc standard
83
84 To show all warnings and advices, except `missing-doc`:
85
86     $ nitc -W -w no-missing-doc standard
87
88 To show important warnings except `useless-type-test`, but not advice except `missing-doc`:
89
90     $ nitc -w missing-doc -w no-useless-type-test standard
91
92 ### `-q`, `--quiet`
93 Do not show warnings.
94 May be overridden by `-w`
95
96 ### `--stop-on-first-error`
97 Just display the first encountered error then stop.
98
99 By default, nitc tries to detect and display more than one error before aborting the compilation.
100
101 ### `--no-color`
102 Do not use color to display errors and warnings.
103
104 Also, do not echo the line.
105 This options is mainly used by scripts and tools that need parsable error messages.
106
107 ### `-v`, `--verbose`
108 Additional messages from the tool.
109 Multiple `-v` can be given to improve the verbosity.
110
111 With one `-v`, there is constant number of lines.
112 With two `-v`, the number of lines is proportional to the number of modules.
113 With three `-v`, the number of lines is proportional to the number of definition of classes.
114 With four `-v`, the number of lines is proportional to the number of definition of properties.
115
116 ### `--log`
117 Generate various log files.
118
119 The tool will generate some files in the logging directory (see `--log-dir`).
120 These files are intended to the advanced user and the developers of the tools.
121
122 ### `--log-dir`
123 Directory where to generate log files.
124
125 By default the directory is called `logs` in the working directory.
126
127
128 ### `-h`, `-?`, `--help`
129 Show Help (the list of options).
130
131 ### `--version`
132 Show version and exit.
133
134
135 ## PATHS
136
137 ### `-I`, `--path`
138 Add an additional include path.
139
140 This option is used to indicate an additional path of a directory containing Nit libraries.
141
142 The path added with `-I` are searched before those added by the environment variable `NIT_PATH`.
143
144 May be used more than once.
145
146 ### `-o`, `--output`
147 Filename of the generated executable.
148
149 Indicates the path and name of the produced executable.
150
151 Note: it is better to use `--dir` if only the directory is important.
152 This way, the platform extension will be correctly set.
153
154 `-o` is not usable if multiple programs are compiled at once.
155
156 ### `--dir`
157 Output directory.
158
159 Produce the executables in the given directory instead of the current directory.
160
161 ### `--nit-dir`
162 Base directory of the Nit installation.
163
164 Has precedence over the environment variable `NIT_DIR`.
165
166 ## COMPILATION
167
168 ### `--run`
169 Execute the binary after the compilation.
170
171 The binary is generated as expected then it is executed directly.
172 After the execution, the binary is not removed.
173
174 When `--run` is used, the first argument is the program to compile, the rest of the arguments are the arguments of the program.
175 Note that you MUST use `--` before the program arguments if one of them is an option starting with a `-`.
176
177 ~~~bash
178 $ nitc --run foo.nit arg       # compile foo.nit, then executes `./foo arg`
179 $ nitc --run foo.nit arg -W    # compile foo.nit with warnings, then executes `./foo arg`
180 $ nitc --run foo.nit -- arg -W # compile foo.nit, then executes `./foo arg -W`
181 ~~~
182
183 ### `--compile-dir`
184 Directory used to generate temporary files.
185
186 By default, it is named `nit_compile` and created in the current directory and destroyed after the compilation.
187
188 If the option `--compile_dir` or `--no-cc` is used, then the directory is not destroyed and let as is.
189
190 ### `--no-cc`
191 Do not invoke the C compiler.
192
193 Files in the compilation directory are generated but the C compiler is not invoked.
194
195 This option is mainly used to produce C files distributable then compilable on system that do not have a Nit compiler (e.g. embedded system).
196 In this case, it is suggested to also use the options `--dir`, `--compile-dir` and `--semi-global`.
197
198     $ nitc examples/hello_world.nit --no-cc --dir hello --compile-dir hello --semi-global
199
200 Will produce a `hello` directory that contains the required C files to finish the compilation.
201 Only the C files required for the program are generated.
202 The final binary will be generated in the same directory.
203
204 Note that, to be useful, the compilation directory is not destroyed when `--no-cc` is used.
205
206 ### `-m`, `--mixin`
207 Additional module to mix-in.
208
209 Additional modules are imported and refine the main module of the program.
210 This has basically the same effect than implementing a specific module that imports the main module of the program then each one of the mix-in modules.
211 May be used more than once.
212
213 This is option is used to weave additional behaviors to existing programs.
214 Modules designated to bring features to programs by refining basic or specialized services, without any intervention of the main program, are good candidates to be used with the `-m` option.
215 E.g. `hash_debug`.
216
217 An other usage of the `-m` option is to compile program to a specific platform. E.g. `emscripten`  or `android`.
218
219 A last usage is to develop programs as product lines with a main basic module (vanilla) and specific distinct features as flavor modules, then to combine them at compile-time.
220
221     $ nitc prog_vanilla.nit -m feature_chocolate.nit -m feature_cherry.nit
222
223 ### `-D`, `--define`
224 Define a specific property.
225
226 The `-D` option allows to refine a top-level method at compile-time.
227 This has basically the same effect than implementing a specific module that imports the main module of the program and refines the designated methods.
228
229 The designated method must be top-level function with no parameters that returns a Bool, an Int or a String.
230
231 The argument of the `-D` option is "{name}={value}".
232 For Bool, the argument can also be just "{name}", in this case, the value is considered to be `true`.
233
234     $ nitc foo.nit -D prefix=/opt/foo -D port=8080 -D with_ssl
235
236 ### `--release`
237 Compile in release mode and finalize application.
238
239 Currently, this only affect the android platform.
240
241 ### `-g`, `--debug`
242 Compile in debug mode.
243
244 Currently removes gcc optimizations.
245 Also preserves the source-files directory for C-debuggers.
246
247 For more debugging-related options, see also `--hardening` and `NIT_GC_OPTION`
248
249 ### `--trace`
250 Compile with lttng's instrumentation.
251
252 Currently add a lttng trace provider and add tracepoint into object instances.
253
254 ## COMPILATION MODES
255
256 ### `nitc` includes distinct compilation modes.
257
258 ### `--separate`
259 Use separate compilation (default mode).
260
261 In separate compilation, modules are compiled independently of their programs.
262 This makes the recompilation of programs faster since only the modified files need to be recompiled.
263
264 ### `--global`
265 Use global compilation.
266
267 The produced executables may become huge and the compilation time is prohibitive.
268 But sometime, they are faster.
269
270 In practice, `--semi-global` produces nearly as fast but smaller executables.
271
272 ### `--erasure`
273 Erase generic types.
274
275 Like `--separate` but use an erasure dynamic typing policy for generics and virtual types.
276 Usually you do not need this, even if you understand the previous sentence.
277
278
279 ## SEMI-GLOBAL OPTIMIZATIONS
280
281 In `--separate` and in `--erasure` modes, some optimization can be gained by relaxing the constraint about
282 the independence on programs.
283
284 Therefore, with these options, the produced executables may be faster and smaller but the recompilation time
285 will increase.
286
287 ### `--semi-global`
288 Enable all semi-global optimizations.
289
290 ### `--rta`
291 Activate RTA (Rapid Type Analysis).
292
293 This option only make sense in `--erasure` to enable some semi-global optimizations.
294
295 RTA is implicitly enabled in `--separate` and `--global`.
296
297 ### `--inline-coloring-numbers`
298 Inline colors and ids (semi-global).
299
300 ### `--inline-some-methods`
301 Allow the separate compiler to inline some methods (semi-global).
302 Need `--rta`.
303
304 ### `--direct-call-monomorph`
305 Allow the separate compiler to direct call monomorphic sites (semi-global).
306 Need `--rta`.
307
308 ### `--direct-call-monomorph0`
309 Allow the separate compiler to direct call monomorphic sites (semi-global).
310 Need `--rta`.
311
312 The difference with the non-zero option is internal:
313 with this option, the monomorphism is looked-at on the mmethod level and not at the callsite level.
314
315 ### `--skip-dead-methods`
316 Do not compile dead methods (semi-global).
317 Need `--rta`.
318
319 ## LINK-BOOST OPTIMIZATIONS
320
321 In `--separate` and in `--erasure` modes, some optimization can be gained by hijacking the linker process.
322
323 Warning: these optimisations are not portable since they use extra features of the GNU linker `ld`.
324 However, there is very few reasons to not use them if GNU `ld` is available.
325
326 ### `--link-boost`
327 Enable all link-boost optimizations.
328
329 ### `--colors-are-symbols`
330 Store colors as symbols instead of static data.
331
332 By default, the various identifiers used to implement OO-mechanisms are stored as genuine constant static variables.
333
334 This option uses linker symbols to encode these identifiers.
335 This makes the compiled program faster since less indirections are required to get the values.
336 It also produces executables that are a little bit smaller since static memory does not have to store the colors.
337
338 ### `--substitute-monomorph`
339 Replace monomorphic trampolines with direct calls.
340
341 Late-binding is implemented with *trampolines*, that are small functions that just select and jump the to right implementations.
342 If, at link-time, is it known that the target will always by the same implementation then all calls to the trampoline are replaced by
343 direct calls to this single implementation.
344
345 Note that using trampolines as indirection slows down the executable.
346 However, it is expected that the gain of monomorphic direct-calls overcompensates the additional indirections in polymorphic trampoline-calls.
347
348 Note: automatically enable option `--trampoline-call`.
349
350 ## POTENTIAL OPTIMIZATIONS
351
352 These optimisation are not enabled by default as they are counter-effective in most cases.
353
354 ### `--guard-call`
355 Guard VFT calls with a direct call.
356
357 ### `--type-poset`
358 Build a poset of types to create more condensed tables.
359
360 The drawback is that more time and memory are used by the compilation process.
361
362
363 ## DANGEROUS OPTIMIZATIONS
364
365 The following optimizations disable runtime checks.
366 It means that correct (non-buggy) programs may be slightly faster.
367 It also means that incorrect (buggy) programs may have unspecified behaviors
368 (e.g. formatting your hard drive or killing your cat).
369
370 In fact, these options are mainly used to bench the compilation results.
371
372 ### `--no-check-all`
373 Disable all tests (dangerous).
374
375 ### `--no-check-covariance`
376 Disable type tests of covariant parameters (dangerous).
377
378 ### `--no-check-attr-isset`
379 Disable isset tests before each attribute access (dangerous).
380
381 ### `--no-check-assert`
382 Disable the evaluation of explicit `assert` and `as` (dangerous).
383
384 ### `--no-check-autocast`
385 Disable implicit casts on unsafe expression usage (dangerous).
386
387 ### `--no-check-null`
388 Disable tests of null receiver (dangerous).
389
390 ### `--no-check-erasure-cast`
391 Disable implicit casts on unsafe return with erasure-typing policy (dangerous).
392
393
394 ## UNOPTIMIZATIONS
395
396 These options are used to debug or to bench the compilation results.
397 Usually you do not need them since they make the generated code slower.
398
399 ### `--no-shortcut-range`
400 Always instantiate a range and its iterator on 'for' loops.
401
402 ### `--no-union-attribute`
403 Put primitive attributes in a box instead of an union.
404
405 ### `--no-shortcut-equal`
406 Always call == in a polymorphic way.
407
408 ### `--no-tag-primitives`
409 Use only boxes for primitive types.
410
411 The separate compiler uses tagged values to encode common primitive types like Int, Bool and Char.
412 This option disables tags and forces such primitive values to be boxed.
413 The drawback is that each boxing costs a memory allocation thus increases the amount of work for the garbage collector.
414
415 However, in some cases, it is possible that this option improves performance since the absence of tags simplify the implementation
416 of OO mechanisms like method calls or equality tests.
417
418 ### `--no-inline-intern`
419 Do not inline call to intern methods.
420
421 ### `--colo-dead-methods`
422 Force colorization of dead methods.
423
424 ### `--no-gcc-directive`
425 Disable advanced gcc directives for optimization.
426
427 ### `--trampoline-call`
428 Use an indirection when calling.
429
430 Just add the trampolines of `--substitute-monomorph` without doing any additional optimizations.
431
432
433 ### DEBUGGING
434
435 ### `--no-stacktrace`
436 Disable the generation of stack traces.
437
438 With this option, the compiled program will not display stack traces on runtime errors.
439
440 Because stack traces rely on libunwind, this option might be useful in order to generate more portable binaries
441 since libunwind might be non available on the runtime system (or available with an ABI incompatible version).
442
443 The generated C is API-portable and can be reused, distributed and compiled on any supported system.
444 If the option `--no-stacktrace` is not used but the development files of the library `libunwind` are not available, then a warning will be displayed
445 and stack trace will be disabled.
446
447 Note that the `--no-stacktrace` option (or this absence) can be toggled manually in the generated Makefile (search `NO_STACKTRACE` in the Makefile).
448 Moreover, the environment variable `NIT_NO_STACK` (see bellow) can also be used at runtime to disable stack traces.
449
450 ### `--trace-memory`
451 Enable dynamic measure of memory usage.
452
453 Compiled programs will generate a large `memory.log` file that logs all memory allocations.
454 This logs file can then be analyzed with the tool `memplot` from contrib.
455
456 ### `--hardening`
457 Generate contracts in the C code against bugs in the compiler.
458
459
460 ## INTERNAL OPTIONS
461
462 These options can be used to control the fine behavior of the tool.
463 They are useless for a normal user.
464
465 ### `--disable-phase`
466 Disable a specific phase; use `list` to get the list.
467
468 ### `--only-parse`
469 Only proceed to parse files.
470
471 ### `--only-metamodel`
472 Stop after meta-model processing.
473
474 ### `--ignore-visibility`
475 Do not check, and produce errors, on visibility issues.
476
477 ### `--no-main`
478 Do not generate main entry point.
479
480 ### `--max-c-lines`
481 Maximum number of lines in generated C files. Use 0 for unlimited.
482
483 ### `--group-c-files`
484 Group all generated code in the same series of files.
485
486 ### `--make-flags`
487 Additional options to the `make` command.
488
489       $ nitc foo.nit --make-flags 'CC=clang' --make-flags 'CFLAGS="-O0 -g"'
490
491 ### `--typing-test-metrics`
492 Enable static and dynamic count of all type tests.
493
494 ### `--invocation-metrics`
495 Enable static and dynamic count of all method invocations.
496
497 ### `--isset-checks-metrics`
498 Enable static and dynamic count of isset checks before attributes access.
499
500 ### `--tables-metrics`
501 Enable static size measuring of tables used for vft, typing and resolution.
502
503 ### `--set-dummy-tool`
504 Set toolname and version to DUMMY. Useful for testing.
505
506 ### `--bash-completion`
507 Generate bash_completion file for this program.
508
509 ### `--stub-man`
510 Generate a stub manpage in pandoc markdown format.
511
512 ### `--keep-going`
513 Continue after errors, whatever the consequences.
514
515 The tool does not stop after some errors but continue until it produces incorrect result, crashes, erases the hard drive, or just continue forever in an infinite loop.
516 This option is used to test the robustness of the tools by allowing phases to progress on incorrect data.
517
518 ### `--sloppy`
519 Force lazy semantic analysis of the source-code.
520
521 Analysis of methods is thus done only when required.
522 This option breaks the behavior of most of the tools since errors in methods are undetected until the method is required in some processing.
523
524 # ENVIRONMENT VARIABLES
525
526 ### `NIT_DIR`
527 Base directory of the Nit installation.
528
529 When the `NIT_DIR` environment variable is set then it specifies the path of the Nit install directory.
530
531 This directory is used to locate binaries, shared files and the common libraries.
532
533 When unset, the directory is guessed according to some heuristic.
534
535 The `--nit-dir` option also set the base directory of the Nit installation but has precedence.
536
537 ### `NIT_PATH`
538 Additional include paths.
539
540 The `NIT_PATH` environment variable contains paths of directories containing Nit libraries.
541 Each path is separated with a column (`:`).
542
543 The `-I` option also add additional paths.
544
545 ### `NIT_GC_OPTION`
546 Runtime control of the garbage collector.
547
548 The behavior of the GC of the executables produced by nitc can be tuned with this environment variable.
549
550 The environment variable is used when programs are executed, not when they are compiled.
551 Thus, you do not need to recompile programs in order to tweak their GC options.
552
553 Available values are:
554
555 * boehm: use the Boehm-Demers-Weiser's conservative garbage collector (default).
556 * malloc: disable the GC and just use `malloc` without doing any `free`.
557 * large: disable the GC and just allocate a large memory area to use for all instantiation.
558 * help: show the list of available options.
559
560 ### `NIT_NO_STACK`
561 Runtime control of stack traces.
562
563 By default, stack traces are printed when a runtime errors occurs during the execution of a compiled program.
564 When setting this environment variable to a non empty value, such stack traces are disabled.
565
566 The environment variable is used when programs are executed, not when they are compiled.
567 Thus, you do not need to recompile programs in order to disable generated stack traces.
568
569 Note that stack traces require that, during the compilation, development files of the library `libunwind` are available.
570 If they are not available, then programs are compiled without any stack trace support.
571
572 To completely disable stack traces, see the option `--no-stacktrace`.
573
574 # SEE ALSO
575
576 The Nit language documentation and the source code of its tools and libraries may be downloaded from <http://nitlanguage.org>