docs/MSVCCompatibility.rst

   1 .. raw:: html
   2
   3   <style type="text/css">
   4     .none { background-color: #FFCCCC }
   5     .partial { background-color: #FFFF99 }
   6     .good { background-color: #CCFF99 }
   7   </style>
   8
   9 .. role:: none
  10 .. role:: partial
  11 .. role:: good
  12
  13 ==================
  14 MSVC compatibility
  15 ==================
  16
  17 When Clang compiles C++ code for Windows, it attempts to be compatible with
  18 MSVC.  There are multiple dimensions to compatibility.
  19
  20 First, Clang attempts to be ABI-compatible, meaning that Clang-compiled code
  21 should be able to link against MSVC-compiled code successfully.  However, C++
  22 ABIs are particularly large and complicated, and Clang's support for MSVC's C++
  23 ABI is a work in progress.  If you don't require MSVC ABI compatibility or don't
  24 want to use Microsoft's C and C++ runtimes, the mingw32 toolchain might be a
  25 better fit for your project.
  26
  27 Second, Clang implements many MSVC language extensions, such as
  28 ``__declspec(dllexport)`` and a handful of pragmas.  These are typically
  29 controlled by ``-fms-extensions``.
  30
  31 Third, MSVC accepts some C++ code that Clang will typically diagnose as
  32 invalid.  When these constructs are present in widely included system headers,
  33 Clang attempts to recover and continue compiling the user's program.  Most
  34 parsing and semantic compatibility tweaks are controlled by
  35 ``-fms-compatibility`` and ``-fdelayed-template-parsing``, and they are a work
  36 in progress.
  37
  38 Finally, there is :ref:`clang-cl`, a driver program for clang that attempts to
  39 be compatible with MSVC's cl.exe.
  40
  41 ABI features
  42 ============
  43
  44 The status of major ABI-impacting C++ features:
  45
  46 * Record layout: :good:`Complete`.  We've tested this with a fuzzer and have
  47   fixed all known bugs.
  48
  49 * Class inheritance: :good:`Mostly complete`.  This covers all of the standard
  50   OO features you would expect: virtual method inheritance, multiple
  51   inheritance, and virtual inheritance.  Every so often we uncover a bug where
  52   our tables are incompatible, but this is pretty well in hand.  This feature
  53   has also been fuzz tested.
  54
  55 * Name mangling: :good:`Ongoing`.  Every new C++ feature generally needs its own
  56   mangling.  For example, member pointer template arguments have an interesting
  57   and distinct mangling.  Fortunately, incorrect manglings usually do not result
  58   in runtime errors.  Non-inline functions with incorrect manglings usually
  59   result in link errors, which are relatively easy to diagnose.  Incorrect
  60   manglings for inline functions and templates result in multiple copies in the
  61   final image.  The C++ standard requires that those addresses be equal, but few
  62   programs rely on this.
  63
  64 * Member pointers: :good:`Mostly complete`.  Standard C++ member pointers are
  65   fully implemented and should be ABI compatible.  Both `#pragma
  66   pointers_to_members`_ and the `/vm`_ flags are supported. However, MSVC
  67   supports an extension to allow creating a `pointer to a member of a virtual
  68   base class`_.  Clang does not yet support this.
  69
  70 .. _#pragma pointers_to_members:
  71   http://msdn.microsoft.com/en-us/library/83cch5a6.aspx
  72 .. _/vm: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/yad46a6z.aspx
  73 .. _pointer to a member of a virtual base class: http://llvm.org/PR15713
  74
  75 * Debug info: :partial:`Minimal`.  Clang emits both CodeView line tables
  76   (similar to what MSVC emits when given the ``/Z7`` flag) and DWARF debug
  77   information into the object file.
  78   Microsoft's link.exe will transform the CodeView line tables into a PDB,
  79   enabling stack traces in all modern Windows debuggers.  Clang does not emit
  80   any CodeView-compatible type info or description of variable layout.
  81   Binaries linked with either binutils' ld or LLVM's lld should be usable with
  82   GDB however sophisticated C++ expressions are likely to fail.
  83
  84 * RTTI: :good:`Complete`.  Generation of RTTI data structures has been
  85   finished, along with support for the ``/GR`` flag.
  86
  87 * Exceptions and SEH: :partial:`Partial`.
  88   C++ exceptions (``try`` / ``catch`` / ``throw``) and
  89   structured exceptions (``__try`` / ``__except`` / ``__finally``) mostly
  90   work on x64. 32-bit exception handling support is being worked on.  LLVM does
  91   not model asynchronous exceptions, so it is currently impossible to catch an
  92   asynchronous exception generated in the same frame as the catching ``__try``.
  93   C++ exception specifications are ignored, but this is `consistent with Visual
  94   C++`_.
  95
  96 .. _consistent with Visual C++:
  97   https://msdn.microsoft.com/en-us/library/wfa0edys.aspx
  98
  99 * Thread-safe initialization of local statics: :good:`Complete`.  MSVC 2015
 100   added support for thread-safe initialization of such variables by taking an
 101   ABI break.
 102   We are ABI compatible with both the MSVC 2013 and 2015 ABI for static local
 103   variables.
 104
 105 * Lambdas: :good:`Mostly complete`.  Clang is compatible with Microsoft's
 106   implementation of lambdas except for providing overloads for conversion to
 107   function pointer for different calling conventions.  However, Microsoft's
 108   extension is non-conforming.
 109
 110 Template instantiation and name lookup
 111 ======================================
 112
 113 MSVC allows many invalid constructs in class templates that Clang has
 114 historically rejected.  In order to parse widely distributed headers for
 115 libraries such as the Active Template Library (ATL) and Windows Runtime Library
 116 (WRL), some template rules have been relaxed or extended in Clang on Windows.
 117
 118 The first major semantic difference is that MSVC appears to defer all parsing
 119 an analysis of inline method bodies in class templates until instantiation
 120 time.  By default on Windows, Clang attempts to follow suit.  This behavior is
 121 controlled by the ``-fdelayed-template-parsing`` flag.  While Clang delays
 122 parsing of method bodies, it still parses the bodies *before* template argument
 123 substitution, which is not what MSVC does.  The following compatibility tweaks
 124 are necessary to parse the template in those cases.
 125
 126 MSVC allows some name lookup into dependent base classes.  Even on other
 127 platforms, this has been a `frequently asked question`_ for Clang users.  A
 128 dependent base class is a base class that depends on the value of a template
 129 parameter.  Clang cannot see any of the names inside dependent bases while it
 130 is parsing your template, so the user is sometimes required to use the
 131 ``typename`` keyword to assist the parser.  On Windows, Clang attempts to
 132 follow the normal lookup rules, but if lookup fails, it will assume that the
 133 user intended to find the name in a dependent base.  While parsing the
 134 following program, Clang will recover as if the user had written the
 135 commented-out code:
 136
 137 .. _frequently asked question:
 138   http://clang.llvm.org/compatibility.html#dep_lookup
 139
 140 .. code-block:: c++
 141
 142   template <typename T>
 143   struct Foo : T {
 144     void f() {
 145       /*typename*/ T::UnknownType x =  /*this->*/unknownMember;
 146     }
 147   };
 148
 149 After recovery, Clang warns the user that this code is non-standard and issues
 150 a hint suggesting how to fix the problem.
 151
 152 As of this writing, Clang is able to compile a simple ATL hello world
 153 application.  There are still issues parsing WRL headers for modern Windows 8
 154 apps, but they should be addressed soon.