clang

Clang

目的

Clang 固有の機能（優れた診断、サニタイザーとの連携、最適化に関する注釈、静的解析、LLVM ツール）についてエージェントを案内します。GCC との違いや、Apple／FreeBSD 固有の情報も扱います。

トリガー

• 「コンパイラーの診断／エラーを改善したい」
• 「clang-tidy／clang-format の使い方を知りたい」
• 「コンパイラーが何を最適化したか、またはしなかったか確認したい」
• 「macOS／FreeBSD で clang を使っている」
• 「MSVC 互換ビルドで clang-cl を使いたい」— skills/compilers/msvc-cl を参照してください
• サニタイザーに関する問い合わせ — skills/runtimes/sanitizers を参照してください

ワークフロー

1. ビルドモードのフラグ（GCC と同じ）

Clang はほとんどの GCC フラグを受け付けます。主な違いは次のとおりです。

機能	GCC	Clang
最小サイズ	-Os	-Os または -Oz（より積極的）
ホットな部分のみを最適化	—	-fprofile-instr-use（LLVM PGO）
Thin LTO	-flto	-flto=thin（高速）
静的解析ツール	-fanalyzer	clang --analyze または clang-tidy

2. Clang 固有の診断フラグ

# Show fix-it hints inline
clang -Wall -Wextra --show-fixits src.c

# Limit error count
clang -ferror-limit=5 src.c

# Verbose template errors (disable elision)
clang -fno-elide-type src.cpp

# Show tree diff for template mismatch
clang -fdiagnostics-show-template-tree src.cpp

Clang の診断には、GCC にはない正確な範囲の強調表示と修正提案が含まれます。

3. 最適化に関する注釈

最適化に関する注釈を使うと、Clang が実行した処理や、実行しなかった処理を確認できます。

# Inliner decisions
clang -O2 -Rpass=inline src.c

# Missed vectorisation
clang -O2 -Rpass-missed=loop-vectorize src.c

# Why a loop was not vectorized
clang -O2 -Rpass-analysis=loop-vectorize src.c

# Save all remarks to YAML for post-processing
clang -O2 -fsave-optimization-record src.c
# Produces src.opt.yaml

注釈の解釈：

• remark: foo inlined into bar — インライン化が行われました。ホットパスでは望ましい結果です
• remark: loop not vectorized: loop control flow is not understood — ループの構造を変更してください
• remark: not vectorized: cannot prove it is safe to reorder... — __restrict__ または #pragma clang loop vectorize(assume_safety) を追加してください

4. 静的解析

# Built-in analyser (CSA)
clang --analyze -Xanalyzer -analyzer-output=text src.c

# clang-tidy (separate tool, richer checks)
clang-tidy src.c -- -std=c++17 -I/usr/include

# Enable specific check families
clang-tidy -checks='clang-analyzer-*,modernize-*,bugprone-*' src.cpp --

# Apply fixits automatically
clang-tidy -fix src.cpp --

clang-tidy の主なチェックファミリー：

• bugprone-*：実際のバグ（ムーブ後の使用、ダングリングなど）
• clang-analyzer-*：CSA チェック（メモリー、ヌル参照）
• modernize-*：C++11／14／17 のモダナイズ
• performance-*：不要なコピー、ムーブの候補
• readability-*：命名、複雑さ

5. lld を使った LTO

# Full LTO
clang -O2 -flto -fuse-ld=lld src.c -o prog

# Thin LTO (faster link, nearly same quality)
clang -O2 -flto=thin -fuse-ld=lld src.c -o prog

# Check lld is available
clang -fuse-ld=lld -Wl,--version 2>&1 | head -1

大規模なプロジェクトでは ThinLTO が推奨されます。コード品質は同等で、リンク時間は通常の LTO より 5～10 倍高速です。

6. PGO（LLVM インストルメンテーション）

# Step 1: instrument
clang -O2 -fprofile-instr-generate prog.c -o prog_inst

# Step 2: run with representative input
./prog_inst < workload.input
# Generates default.profraw

# Step 3: merge profiles
llvm-profdata merge -output=prog.profdata default.profraw

# Step 4: use profile
clang -O2 -fprofile-instr-use=prog.profdata prog.c -o prog

AutoFDO（サンプリングベースで、影響が小さい）：perf でデータを収集し、create_llvm_prof で変換して、-fprofile-sample-use で使用します。skills/profilers/linux-perf を参照してください。

7. GCC との互換性

Clang はドライバーフラグについて、意図的に GCC との互換性を保っています。主な違いは次のとおりです。

• Clang は GCC 固有の属性すべてに対応しているわけではありません。__has_attribute(foo) で確認してください
• -Weverything を使うと Clang のすべての警告が有効になります（GCC に相当するものはありません）。本番環境では警告が多すぎますが、単発の監査には便利です
• GCC の一部の組み込み関数を Clang でも使うには、#include <x86intrin.h> が必要です
• __int128 はサポートされています。__float128 は一部のターゲットで -lquadmath が必要です

8. macOS 固有の情報

macOS では、clang がシステムコンパイラー（Apple LLVM）です。主なポイントは次のとおりです。

• ld64 がデフォルトのリンカーです。lld を使うには、-fuse-ld=lld と Homebrew LLVM を明示的に指定する必要があります
• -mmacosx-version-min=X.Y を使ってデプロイメントターゲットを設定してください
• macOS のサニタイザーは DYLD_INSERT_LIBRARIES を使用します。バイナリーをストリップしないでください
• xcrun clang は Xcode ツールチェーンの clang に解決されます

フラグのリファレンスについては、references/flags.md を参照してください。 clang-tidy の設定例については、references/clang-tidy.md を参照してください。

関連するスキル

• GCC と同等のフラグ対応については、skills/compilers/gcc を使用してください
• -fsanitize=* のワークフローについては、skills/runtimes/sanitizers を使用してください
• IR レベルの作業（opt、llc、llvm-dis）については、skills/compilers/llvm を使用してください
• Windows での clang-cl については、skills/compilers/msvc-cl を使用してください
• リンカーレベルの LTO の詳細については、skills/binaries/linkers-lto を使用してください