block: Add blk_get_refcnt()
[qemu/ar7.git] / docs / qapi-code-gen.txt
blobf9fa6f3d96f0c7b3d2d6480ddfd98790fa6d92c9
1 = How to use the QAPI code generator =
3 Copyright IBM Corp. 2011
4 Copyright (C) 2012-2015 Red Hat, Inc.
6 This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or
7 later. See the COPYING file in the top-level directory.
9 == Introduction ==
11 QAPI is a native C API within QEMU which provides management-level
12 functionality to internal and external users. For external
13 users/processes, this interface is made available by a JSON-based wire
14 format for the QEMU Monitor Protocol (QMP) for controlling qemu, as
15 well as the QEMU Guest Agent (QGA) for communicating with the guest.
16 The remainder of this document uses "Client JSON Protocol" when
17 referring to the wire contents of a QMP or QGA connection.
19 To map Client JSON Protocol interfaces to the native C QAPI
20 implementations, a JSON-based schema is used to define types and
21 function signatures, and a set of scripts is used to generate types,
22 signatures, and marshaling/dispatch code. This document will describe
23 how the schemas, scripts, and resulting code are used.
26 == QMP/Guest agent schema ==
28 A QAPI schema file is designed to be loosely based on JSON
29 (http://www.ietf.org/rfc/rfc7159.txt) with changes for quoting style
30 and the use of comments; a QAPI schema file is then parsed by a python
31 code generation program.  A valid QAPI schema consists of a series of
32 top-level expressions, with no commas between them.  Where
33 dictionaries (JSON objects) are used, they are parsed as python
34 OrderedDicts so that ordering is preserved (for predictable layout of
35 generated C structs and parameter lists).  Ordering doesn't matter
36 between top-level expressions or the keys within an expression, but
37 does matter within dictionary values for 'data' and 'returns' members
38 of a single expression.  QAPI schema input is written using 'single
39 quotes' instead of JSON's "double quotes" (in contrast, Client JSON
40 Protocol uses no comments, and while input accepts 'single quotes' as
41 an extension, output is strict JSON using only "double quotes").  As
42 in JSON, trailing commas are not permitted in arrays or dictionaries.
43 Input must be ASCII (although QMP supports full Unicode strings, the
44 QAPI parser does not).  At present, there is no place where a QAPI
45 schema requires the use of JSON numbers or null.
47 Comments are allowed; anything between an unquoted # and the following
48 newline is ignored.  Although there is not yet a documentation
49 generator, a form of stylized comments has developed for consistently
50 documenting details about an expression and when it was added to the
51 schema.  The documentation is delimited between two lines of ##, then
52 the first line names the expression, an optional overview is provided,
53 then individual documentation about each member of 'data' is provided,
54 and finally, a 'Since: x.y.z' tag lists the release that introduced
55 the expression.  Optional fields are tagged with the phrase
56 '#optional', often with their default value; and extensions added
57 after the expression was first released are also given a '(since
58 x.y.z)' comment.  For example:
60     ##
61     # @BlockStats:
62     #
63     # Statistics of a virtual block device or a block backing device.
64     #
65     # @device: #optional If the stats are for a virtual block device, the name
66     #          corresponding to the virtual block device.
67     #
68     # @stats:  A @BlockDeviceStats for the device.
69     #
70     # @parent: #optional This describes the file block device if it has one.
71     #
72     # @backing: #optional This describes the backing block device if it has one.
73     #           (Since 2.0)
74     #
75     # Since: 0.14.0
76     ##
77     { 'struct': 'BlockStats',
78       'data': {'*device': 'str', 'stats': 'BlockDeviceStats',
79                '*parent': 'BlockStats',
80                '*backing': 'BlockStats'} }
82 The schema sets up a series of types, as well as commands and events
83 that will use those types.  Forward references are allowed: the parser
84 scans in two passes, where the first pass learns all type names, and
85 the second validates the schema and generates the code.  This allows
86 the definition of complex structs that can have mutually recursive
87 types, and allows for indefinite nesting of Client JSON Protocol that
88 satisfies the schema.  A type name should not be defined more than
89 once.  It is permissible for the schema to contain additional types
90 not used by any commands or events in the Client JSON Protocol, for
91 the side effect of generated C code used internally.
93 There are seven top-level expressions recognized by the parser:
94 'include', 'command', 'struct', 'enum', 'union', 'alternate', and
95 'event'.  There are several groups of types: simple types (a number of
96 built-in types, such as 'int' and 'str'; as well as enumerations),
97 complex types (structs and two flavors of unions), and alternate types
98 (a choice between other types).  The 'command' and 'event' expressions
99 can refer to existing types by name, or list an anonymous type as a
100 dictionary. Listing a type name inside an array refers to a
101 single-dimension array of that type; multi-dimension arrays are not
102 directly supported (although an array of a complex struct that
103 contains an array member is possible).
105 Types, commands, and events share a common namespace.  Therefore,
106 generally speaking, type definitions should always use CamelCase for
107 user-defined type names, while built-in types are lowercase. Type
108 definitions should not end in 'Kind', as this namespace is used for
109 creating implicit C enums for visiting union types, or in 'List', as
110 this namespace is used for creating array types.  Command names,
111 and field names within a type, should be all lower case with words
112 separated by a hyphen.  However, some existing older commands and
113 complex types use underscore; when extending such expressions,
114 consistency is preferred over blindly avoiding underscore.  Event
115 names should be ALL_CAPS with words separated by underscore.  Field
116 names cannot start with 'has-' or 'has_', as this is reserved for
117 tracking optional fields.
119 Any name (command, event, type, field, or enum value) beginning with
120 "x-" is marked experimental, and may be withdrawn or changed
121 incompatibly in a future release.  Downstream vendors may add
122 extensions; such extensions should begin with a prefix matching
123 "__RFQDN_" (for the reverse-fully-qualified-domain-name of the
124 vendor), even if the rest of the name uses dash (example:
125 __com.redhat_drive-mirror).  Other than downstream extensions (with
126 leading underscore and the use of dots), all names should begin with a
127 letter, and contain only ASCII letters, digits, dash, and underscore.
128 Names beginning with 'q_' are reserved for the generator: QMP names
129 that resemble C keywords or other problematic strings will be munged
130 in C to use this prefix.  For example, a field named "default" in
131 qapi becomes "q_default" in the generated C code.
133 In the rest of this document, usage lines are given for each
134 expression type, with literal strings written in lower case and
135 placeholders written in capitals.  If a literal string includes a
136 prefix of '*', that key/value pair can be omitted from the expression.
137 For example, a usage statement that includes '*base':STRUCT-NAME
138 means that an expression has an optional key 'base', which if present
139 must have a value that forms a struct name.
142 === Built-in Types ===
144 The following types are predefined, and map to C as follows:
146   Schema    C          JSON
147   str       char *     any JSON string, UTF-8
148   number    double     any JSON number
149   int       int64_t    a JSON number without fractional part
150                        that fits into the C integer type
151   int8      int8_t     likewise
152   int16     int16_t    likewise
153   int32     int32_t    likewise
154   int64     int64_t    likewise
155   uint8     uint8_t    likewise
156   uint16    uint16_t   likewise
157   uint32    uint32_t   likewise
158   uint64    uint64_t   likewise
159   size      uint64_t   like uint64_t, except StringInputVisitor
160                        accepts size suffixes
161   bool      bool       JSON true or false
162   any       QObject *  any JSON value
165 === Includes ===
167 Usage: { 'include': STRING }
169 The QAPI schema definitions can be modularized using the 'include' directive:
171  { 'include': 'path/to/file.json' }
173 The directive is evaluated recursively, and include paths are relative to the
174 file using the directive. Multiple includes of the same file are
175 idempotent.  No other keys should appear in the expression, and the include
176 value should be a string.
178 As a matter of style, it is a good idea to have all files be
179 self-contained, but at the moment, nothing prevents an included file
180 from making a forward reference to a type that is only introduced by
181 an outer file.  The parser may be made stricter in the future to
182 prevent incomplete include files.
185 === Struct types ===
187 Usage: { 'struct': STRING, 'data': DICT, '*base': STRUCT-NAME }
189 A struct is a dictionary containing a single 'data' key whose
190 value is a dictionary.  This corresponds to a struct in C or an Object
191 in JSON. Each value of the 'data' dictionary must be the name of a
192 type, or a one-element array containing a type name.  An example of a
193 struct is:
195  { 'struct': 'MyType',
196    'data': { 'member1': 'str', 'member2': 'int', '*member3': 'str' } }
198 The use of '*' as a prefix to the name means the member is optional in
199 the corresponding JSON protocol usage.
201 The default initialization value of an optional argument should not be changed
202 between versions of QEMU unless the new default maintains backward
203 compatibility to the user-visible behavior of the old default.
205 With proper documentation, this policy still allows some flexibility; for
206 example, documenting that a default of 0 picks an optimal buffer size allows
207 one release to declare the optimal size at 512 while another release declares
208 the optimal size at 4096 - the user-visible behavior is not the bytes used by
209 the buffer, but the fact that the buffer was optimal size.
211 On input structures (only mentioned in the 'data' side of a command), changing
212 from mandatory to optional is safe (older clients will supply the option, and
213 newer clients can benefit from the default); changing from optional to
214 mandatory is backwards incompatible (older clients may be omitting the option,
215 and must continue to work).
217 On output structures (only mentioned in the 'returns' side of a command),
218 changing from mandatory to optional is in general unsafe (older clients may be
219 expecting the field, and could crash if it is missing), although it can be done
220 if the only way that the optional argument will be omitted is when it is
221 triggered by the presence of a new input flag to the command that older clients
222 don't know to send.  Changing from optional to mandatory is safe.
224 A structure that is used in both input and output of various commands
225 must consider the backwards compatibility constraints of both directions
226 of use.
228 A struct definition can specify another struct as its base.
229 In this case, the fields of the base type are included as top-level fields
230 of the new struct's dictionary in the Client JSON Protocol wire
231 format. An example definition is:
233  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericFormat', 'data': { 'file': 'str' } }
234  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericCOWFormat',
235    'base': 'BlockdevOptionsGenericFormat',
236    'data': { '*backing': 'str' } }
238 An example BlockdevOptionsGenericCOWFormat object on the wire could use
239 both fields like this:
241  { "file": "/some/place/my-image",
242    "backing": "/some/place/my-backing-file" }
245 === Enumeration types ===
247 Usage: { 'enum': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
248        { 'enum': STRING, '*prefix': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
250 An enumeration type is a dictionary containing a single 'data' key
251 whose value is a list of strings.  An example enumeration is:
253  { 'enum': 'MyEnum', 'data': [ 'value1', 'value2', 'value3' ] }
255 Nothing prevents an empty enumeration, although it is probably not
256 useful.  The list of strings should be lower case; if an enum name
257 represents multiple words, use '-' between words.  The string 'max' is
258 not allowed as an enum value, and values should not be repeated.
260 The enum constants will be named by using a heuristic to turn the
261 type name into a set of underscore separated words. For the example
262 above, 'MyEnum' will turn into 'MY_ENUM' giving a constant name
263 of 'MY_ENUM_VALUE1' for the first value. If the default heuristic
264 does not result in a desirable name, the optional 'prefix' field
265 can be used when defining the enum.
267 The enumeration values are passed as strings over the Client JSON
268 Protocol, but are encoded as C enum integral values in generated code.
269 While the C code starts numbering at 0, it is better to use explicit
270 comparisons to enum values than implicit comparisons to 0; the C code
271 will also include a generated enum member ending in _MAX for tracking
272 the size of the enum, useful when using common functions for
273 converting between strings and enum values.  Since the wire format
274 always passes by name, it is acceptable to reorder or add new
275 enumeration members in any location without breaking clients of Client
276 JSON Protocol; however, removing enum values would break
277 compatibility.  For any struct that has a field that will only contain
278 a finite set of string values, using an enum type for that field is
279 better than open-coding the field to be type 'str'.
282 === Union types ===
284 Usage: { 'union': STRING, 'data': DICT }
285 or:    { 'union': STRING, 'data': DICT, 'base': STRUCT-NAME,
286          'discriminator': ENUM-MEMBER-OF-BASE }
288 Union types are used to let the user choose between several different
289 variants for an object.  There are two flavors: simple (no
290 discriminator or base), flat (both discriminator and base).  A union
291 type is defined using a data dictionary as explained in the following
292 paragraphs.
294 A simple union type defines a mapping from automatic discriminator
295 values to data types like in this example:
297  { 'struct': 'FileOptions', 'data': { 'filename': 'str' } }
298  { 'struct': 'Qcow2Options',
299    'data': { 'backing-file': 'str', 'lazy-refcounts': 'bool' } }
301  { 'union': 'BlockdevOptions',
302    'data': { 'file': 'FileOptions',
303              'qcow2': 'Qcow2Options' } }
305 In the Client JSON Protocol, a simple union is represented by a
306 dictionary that contains the 'type' field as a discriminator, and a
307 'data' field that is of the specified data type corresponding to the
308 discriminator value, as in these examples:
310  { "type": "file", "data" : { "filename": "/some/place/my-image" } }
311  { "type": "qcow2", "data" : { "backing-file": "/some/place/my-image",
312                                "lazy-refcounts": true } }
314 The generated C code uses a struct containing a union. Additionally,
315 an implicit C enum 'NameKind' is created, corresponding to the union
316 'Name', for accessing the various branches of the union.  No branch of
317 the union can be named 'max', as this would collide with the implicit
318 enum.  The value for each branch can be of any type.
320 A flat union definition specifies a struct as its base, and
321 avoids nesting on the wire.  All branches of the union must be
322 complex types, and the top-level fields of the union dictionary on
323 the wire will be combination of fields from both the base type and the
324 appropriate branch type (when merging two dictionaries, there must be
325 no keys in common).  The 'discriminator' field must be the name of an
326 enum-typed member of the base struct.
328 The following example enhances the above simple union example by
329 adding a common field 'readonly', renaming the discriminator to
330 something more applicable, and reducing the number of {} required on
331 the wire:
333  { 'enum': 'BlockdevDriver', 'data': [ 'file', 'qcow2' ] }
334  { 'struct': 'BlockdevCommonOptions',
335    'data': { 'driver': 'BlockdevDriver', 'readonly': 'bool' } }
336  { 'union': 'BlockdevOptions',
337    'base': 'BlockdevCommonOptions',
338    'discriminator': 'driver',
339    'data': { 'file': 'FileOptions',
340              'qcow2': 'Qcow2Options' } }
342 Resulting in these JSON objects:
344  { "driver": "file", "readonly": true,
345    "filename": "/some/place/my-image" }
346  { "driver": "qcow2", "readonly": false,
347    "backing-file": "/some/place/my-image", "lazy-refcounts": true }
349 Notice that in a flat union, the discriminator name is controlled by
350 the user, but because it must map to a base member with enum type, the
351 code generator can ensure that branches exist for all values of the
352 enum (although the order of the keys need not match the declaration of
353 the enum).  In the resulting generated C data types, a flat union is
354 represented as a struct with the base member fields included directly,
355 and then a union of structures for each branch of the struct.
357 A simple union can always be re-written as a flat union where the base
358 class has a single member named 'type', and where each branch of the
359 union has a struct with a single member named 'data'.  That is,
361  { 'union': 'Simple', 'data': { 'one': 'str', 'two': 'int' } }
363 is identical on the wire to:
365  { 'enum': 'Enum', 'data': ['one', 'two'] }
366  { 'struct': 'Base', 'data': { 'type': 'Enum' } }
367  { 'struct': 'Branch1', 'data': { 'data': 'str' } }
368  { 'struct': 'Branch2', 'data': { 'data': 'int' } }
369  { 'union': 'Flat', 'base': 'Base', 'discriminator': 'type',
370    'data': { 'one': 'Branch1', 'two': 'Branch2' } }
373 === Alternate types ===
375 Usage: { 'alternate': STRING, 'data': DICT }
377 An alternate type is one that allows a choice between two or more JSON
378 data types (string, integer, number, or object, but currently not
379 array) on the wire.  The definition is similar to a simple union type,
380 where each branch of the union names a QAPI type.  For example:
382  { 'alternate': 'BlockRef',
383    'data': { 'definition': 'BlockdevOptions',
384              'reference': 'str' } }
386 Just like for a simple union, an implicit C enum 'NameKind' is created
387 to enumerate the branches for the alternate 'Name'.
389 Unlike a union, the discriminator string is never passed on the wire
390 for the Client JSON Protocol.  Instead, the value's JSON type serves
391 as an implicit discriminator, which in turn means that an alternate
392 can only express a choice between types represented differently in
393 JSON.  If a branch is typed as the 'bool' built-in, the alternate
394 accepts true and false; if it is typed as any of the various numeric
395 built-ins, it accepts a JSON number; if it is typed as a 'str'
396 built-in or named enum type, it accepts a JSON string; and if it is
397 typed as a complex type (struct or union), it accepts a JSON object.
398 Two different complex types, for instance, aren't permitted, because
399 both are represented as a JSON object.
401 The example alternate declaration above allows using both of the
402 following example objects:
404  { "file": "my_existing_block_device_id" }
405  { "file": { "driver": "file",
406              "readonly": false,
407              "filename": "/tmp/mydisk.qcow2" } }
410 === Commands ===
412 Usage: { 'command': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT,
413          '*returns': TYPE-NAME,
414          '*gen': false, '*success-response': false }
416 Commands are defined by using a dictionary containing several members,
417 where three members are most common.  The 'command' member is a
418 mandatory string, and determines the "execute" value passed in a
419 Client JSON Protocol command exchange.
421 The 'data' argument maps to the "arguments" dictionary passed in as
422 part of a Client JSON Protocol command.  The 'data' member is optional
423 and defaults to {} (an empty dictionary).  If present, it must be the
424 string name of a complex type, or a dictionary that declares an
425 anonymous type with the same semantics as a 'struct' expression, with
426 one exception noted below when 'gen' is used.
428 The 'returns' member describes what will appear in the "return" field
429 of a Client JSON Protocol reply on successful completion of a command.
430 The member is optional from the command declaration; if absent, the
431 "return" field will be an empty dictionary.  If 'returns' is present,
432 it must be the string name of a complex or built-in type, a
433 one-element array containing the name of a complex or built-in type,
434 with one exception noted below when 'gen' is used.  Although it is
435 permitted to have the 'returns' member name a built-in type or an
436 array of built-in types, any command that does this cannot be extended
437 to return additional information in the future; thus, new commands
438 should strongly consider returning a dictionary-based type or an array
439 of dictionaries, even if the dictionary only contains one field at the
440 present.
442 All commands in Client JSON Protocol use a dictionary to report
443 failure, with no way to specify that in QAPI.  Where the error return
444 is different than the usual GenericError class in order to help the
445 client react differently to certain error conditions, it is worth
446 documenting this in the comments before the command declaration.
448 Some example commands:
450  { 'command': 'my-first-command',
451    'data': { 'arg1': 'str', '*arg2': 'str' } }
452  { 'struct': 'MyType', 'data': { '*value': 'str' } }
453  { 'command': 'my-second-command',
454    'returns': [ 'MyType' ] }
456 which would validate this Client JSON Protocol transaction:
458  => { "execute": "my-first-command",
459       "arguments": { "arg1": "hello" } }
460  <= { "return": { } }
461  => { "execute": "my-second-command" }
462  <= { "return": [ { "value": "one" }, { } ] }
464 In rare cases, QAPI cannot express a type-safe representation of a
465 corresponding Client JSON Protocol command.  You then have to suppress
466 generation of a marshalling function by including a key 'gen' with
467 boolean value false, and instead write your own function.  Please try
468 to avoid adding new commands that rely on this, and instead use
469 type-safe unions.  For an example of this usage:
471  { 'command': 'netdev_add',
472    'data': {'type': 'str', 'id': 'str'},
473    'gen': false }
475 Normally, the QAPI schema is used to describe synchronous exchanges,
476 where a response is expected.  But in some cases, the action of a
477 command is expected to change state in a way that a successful
478 response is not possible (although the command will still return a
479 normal dictionary error on failure).  When a successful reply is not
480 possible, the command expression should include the optional key
481 'success-response' with boolean value false.  So far, only QGA makes
482 use of this field.
485 === Events ===
487 Usage: { 'event': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT }
489 Events are defined with the keyword 'event'.  It is not allowed to
490 name an event 'MAX', since the generator also produces a C enumeration
491 of all event names with a generated _MAX value at the end.  When
492 'data' is also specified, additional info will be included in the
493 event, with similar semantics to a 'struct' expression.  Finally there
494 will be C API generated in qapi-event.h; when called by QEMU code, a
495 message with timestamp will be emitted on the wire.
497 An example event is:
499 { 'event': 'EVENT_C',
500   'data': { '*a': 'int', 'b': 'str' } }
502 Resulting in this JSON object:
504 { "event": "EVENT_C",
505   "data": { "b": "test string" },
506   "timestamp": { "seconds": 1267020223, "microseconds": 435656 } }
509 == Client JSON Protocol introspection ==
511 Clients of a Client JSON Protocol commonly need to figure out what
512 exactly the server (QEMU) supports.
514 For this purpose, QMP provides introspection via command
515 query-qmp-schema.  QGA currently doesn't support introspection.
517 query-qmp-schema returns a JSON array of SchemaInfo objects.  These
518 objects together describe the wire ABI, as defined in the QAPI schema.
519 There is no specified order to the SchemaInfo objects returned; a
520 client must search for a particular name throughout the entire array
521 to learn more about that name, but is at least guaranteed that there
522 will be no collisions between type, command, and event names.
524 However, the SchemaInfo can't reflect all the rules and restrictions
525 that apply to QMP.  It's interface introspection (figuring out what's
526 there), not interface specification.  The specification is in the QAPI
527 schema.  To understand how QMP is to be used, you need to study the
528 QAPI schema.
530 Like any other command, query-qmp-schema is itself defined in the QAPI
531 schema, along with the SchemaInfo type.  This text attempts to give an
532 overview how things work.  For details you need to consult the QAPI
533 schema.
535 SchemaInfo objects have common members "name" and "meta-type", and
536 additional variant members depending on the value of meta-type.
538 Each SchemaInfo object describes a wire ABI entity of a certain
539 meta-type: a command, event or one of several kinds of type.
541 SchemaInfo for commands and events have the same name as in the QAPI
542 schema.
544 Command and event names are part of the wire ABI, but type names are
545 not.  Therefore, the SchemaInfo for types have auto-generated
546 meaningless names.  For readability, the examples in this section use
547 meaningful type names instead.
549 To examine a type, start with a command or event using it, then follow
550 references by name.
552 QAPI schema definitions not reachable that way are omitted.
554 The SchemaInfo for a command has meta-type "command", and variant
555 members "arg-type" and "ret-type".  On the wire, the "arguments"
556 member of a client's "execute" command must conform to the object type
557 named by "arg-type".  The "return" member that the server passes in a
558 success response conforms to the type named by "ret-type".
560 If the command takes no arguments, "arg-type" names an object type
561 without members.  Likewise, if the command returns nothing, "ret-type"
562 names an object type without members.
564 Example: the SchemaInfo for command query-qmp-schema
566     { "name": "query-qmp-schema", "meta-type": "command",
567       "arg-type": ":empty", "ret-type": "SchemaInfoList" }
569     Type ":empty" is an object type without members, and type
570     "SchemaInfoList" is the array of SchemaInfo type.
572 The SchemaInfo for an event has meta-type "event", and variant member
573 "arg-type".  On the wire, a "data" member that the server passes in an
574 event conforms to the object type named by "arg-type".
576 If the event carries no additional information, "arg-type" names an
577 object type without members.  The event may not have a data member on
578 the wire then.
580 Each command or event defined with dictionary-valued 'data' in the
581 QAPI schema implicitly defines an object type.
583 Example: the SchemaInfo for EVENT_C from section Events
585     { "name": "EVENT_C", "meta-type": "event",
586       "arg-type": ":obj-EVENT_C-arg" }
588     Type ":obj-EVENT_C-arg" is an implicitly defined object type with
589     the two members from the event's definition.
591 The SchemaInfo for struct and union types has meta-type "object".
593 The SchemaInfo for a struct type has variant member "members".
595 The SchemaInfo for a union type additionally has variant members "tag"
596 and "variants".
598 "members" is a JSON array describing the object's common members, if
599 any.  Each element is a JSON object with members "name" (the member's
600 name), "type" (the name of its type), and optionally "default".  The
601 member is optional if "default" is present.  Currently, "default" can
602 only have value null.  Other values are reserved for future
603 extensions.  The "members" array is in no particular order; clients
604 must search the entire object when learning whether a particular
605 member is supported.
607 Example: the SchemaInfo for MyType from section Struct types
609     { "name": "MyType", "meta-type": "object",
610       "members": [
611           { "name": "member1", "type": "str" },
612           { "name": "member2", "type": "int" },
613           { "name": "member3", "type": "str", "default": null } ] }
615 "tag" is the name of the common member serving as type tag.
616 "variants" is a JSON array describing the object's variant members.
617 Each element is a JSON object with members "case" (the value of type
618 tag this element applies to) and "type" (the name of an object type
619 that provides the variant members for this type tag value).  The
620 "variants" array is in no particular order, and is not guaranteed to
621 list cases in the same order as the corresponding "tag" enum type.
623 Example: the SchemaInfo for flat union BlockdevOptions from section
624 Union types
626     { "name": "BlockdevOptions", "meta-type": "object",
627       "members": [
628           { "name": "driver", "type": "BlockdevDriver" },
629           { "name": "readonly", "type": "bool"} ],
630       "tag": "driver",
631       "variants": [
632           { "case": "file", "type": "FileOptions" },
633           { "case": "qcow2", "type": "Qcow2Options" } ] }
635 Note that base types are "flattened": its members are included in the
636 "members" array.
638 A simple union implicitly defines an enumeration type for its implicit
639 discriminator (called "type" on the wire, see section Union types).
641 A simple union implicitly defines an object type for each of its
642 variants.
644 Example: the SchemaInfo for simple union BlockdevOptions from section
645 Union types
647     { "name": "BlockdevOptions", "meta-type": "object",
648       "members": [
649           { "name": "kind", "type": "BlockdevOptionsKind" } ],
650       "tag": "type",
651       "variants": [
652           { "case": "file", "type": ":obj-FileOptions-wrapper" },
653           { "case": "qcow2", "type": ":obj-Qcow2Options-wrapper" } ] }
655     Enumeration type "BlockdevOptionsKind" and the object types
656     ":obj-FileOptions-wrapper", ":obj-Qcow2Options-wrapper" are
657     implicitly defined.
659 The SchemaInfo for an alternate type has meta-type "alternate", and
660 variant member "members".  "members" is a JSON array.  Each element is
661 a JSON object with member "type", which names a type.  Values of the
662 alternate type conform to exactly one of its member types.  There is
663 no guarantee on the order in which "members" will be listed.
665 Example: the SchemaInfo for BlockRef from section Alternate types
667     { "name": "BlockRef", "meta-type": "alternate",
668       "members": [
669           { "type": "BlockdevOptions" },
670           { "type": "str" } ] }
672 The SchemaInfo for an array type has meta-type "array", and variant
673 member "element-type", which names the array's element type.  Array
674 types are implicitly defined.  For convenience, the array's name may
675 resemble the element type; however, clients should examine member
676 "element-type" instead of making assumptions based on parsing member
677 "name".
679 Example: the SchemaInfo for ['str']
681     { "name": "[str]", "meta-type": "array",
682       "element-type": "str" }
684 The SchemaInfo for an enumeration type has meta-type "enum" and
685 variant member "values".  The values are listed in no particular
686 order; clients must search the entire enum when learning whether a
687 particular value is supported.
689 Example: the SchemaInfo for MyEnum from section Enumeration types
691     { "name": "MyEnum", "meta-type": "enum",
692       "values": [ "value1", "value2", "value3" ] }
694 The SchemaInfo for a built-in type has the same name as the type in
695 the QAPI schema (see section Built-in Types), with one exception
696 detailed below.  It has variant member "json-type" that shows how
697 values of this type are encoded on the wire.
699 Example: the SchemaInfo for str
701     { "name": "str", "meta-type": "builtin", "json-type": "string" }
703 The QAPI schema supports a number of integer types that only differ in
704 how they map to C.  They are identical as far as SchemaInfo is
705 concerned.  Therefore, they get all mapped to a single type "int" in
706 SchemaInfo.
708 As explained above, type names are not part of the wire ABI.  Not even
709 the names of built-in types.  Clients should examine member
710 "json-type" instead of hard-coding names of built-in types.
713 == Code generation ==
715 Schemas are fed into four scripts to generate all the code/files that,
716 paired with the core QAPI libraries, comprise everything required to
717 take JSON commands read in by a Client JSON Protocol server, unmarshal
718 the arguments into the underlying C types, call into the corresponding
719 C function, and map the response back to a Client JSON Protocol
720 response to be returned to the user.
722 As an example, we'll use the following schema, which describes a single
723 complex user-defined type (which will produce a C struct, along with a list
724 node structure that can be used to chain together a list of such types in
725 case we want to accept/return a list of this type with a command), and a
726 command which takes that type as a parameter and returns the same type:
728     $ cat example-schema.json
729     { 'struct': 'UserDefOne',
730       'data': { 'integer': 'int', 'string': 'str' } }
732     { 'command': 'my-command',
733       'data':    {'arg1': 'UserDefOne'},
734       'returns': 'UserDefOne' }
736     { 'event': 'MY_EVENT' }
738 === scripts/qapi-types.py ===
740 Used to generate the C types defined by a schema. The following files are
741 created:
743 $(prefix)qapi-types.h - C types corresponding to types defined in
744                         the schema you pass in
745 $(prefix)qapi-types.c - Cleanup functions for the above C types
747 The $(prefix) is an optional parameter used as a namespace to keep the
748 generated code from one schema/code-generation separated from others so code
749 can be generated/used from multiple schemas without clobbering previously
750 created code.
752 Example:
754     $ python scripts/qapi-types.py --output-dir="qapi-generated" \
755     --prefix="example-" example-schema.json
756     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.c
757 [Uninteresting stuff omitted...]
759     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj)
760     {
761         QapiDeallocVisitor *qdv;
762         Visitor *v;
764         if (!obj) {
765             return;
766         }
768         qdv = qapi_dealloc_visitor_new();
769         v = qapi_dealloc_get_visitor(qdv);
770         visit_type_UserDefOne(v, &obj, NULL, NULL);
771         qapi_dealloc_visitor_cleanup(qdv);
772     }
774     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj)
775     {
776         QapiDeallocVisitor *qdv;
777         Visitor *v;
779         if (!obj) {
780             return;
781         }
783         qdv = qapi_dealloc_visitor_new();
784         v = qapi_dealloc_get_visitor(qdv);
785         visit_type_UserDefOneList(v, &obj, NULL, NULL);
786         qapi_dealloc_visitor_cleanup(qdv);
787     }
788     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.h
789 [Uninteresting stuff omitted...]
791     #ifndef EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
792     #define EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
794 [Built-in types omitted...]
796     typedef struct UserDefOne UserDefOne;
798     typedef struct UserDefOneList UserDefOneList;
800     struct UserDefOne {
801         int64_t integer;
802         char *string;
803     };
805     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj);
807     struct UserDefOneList {
808         union {
809             UserDefOne *value;
810             uint64_t padding;
811         };
812         UserDefOneList *next;
813     };
815     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj);
817     #endif
819 === scripts/qapi-visit.py ===
821 Used to generate the visitor functions used to walk through and convert
822 a QObject (as provided by QMP) to a native C data structure and
823 vice-versa, as well as the visitor function used to dealloc a complex
824 schema-defined C type.
826 The following files are generated:
828 $(prefix)qapi-visit.c: visitor function for a particular C type, used
829                        to automagically convert QObjects into the
830                        corresponding C type and vice-versa, as well
831                        as for deallocating memory for an existing C
832                        type
834 $(prefix)qapi-visit.h: declarations for previously mentioned visitor
835                        functions
837 Example:
839     $ python scripts/qapi-visit.py --output-dir="qapi-generated"
840     --prefix="example-" example-schema.json
841     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.c
842 [Uninteresting stuff omitted...]
844     static void visit_type_UserDefOne_fields(Visitor *v, UserDefOne **obj, Error **errp)
845     {
846         Error *err = NULL;
848         visit_type_int(v, &(*obj)->integer, "integer", &err);
849         if (err) {
850             goto out;
851         }
852         visit_type_str(v, &(*obj)->string, "string", &err);
853         if (err) {
854             goto out;
855         }
857     out:
858         error_propagate(errp, err);
859     }
861     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, UserDefOne **obj, const char *name, Error **errp)
862     {
863         Error *err = NULL;
865         visit_start_struct(v, (void **)obj, "UserDefOne", name, sizeof(UserDefOne), &err);
866         if (!err) {
867             if (*obj) {
868                 visit_type_UserDefOne_fields(v, obj, errp);
869             }
870             visit_end_struct(v, &err);
871         }
872         error_propagate(errp, err);
873     }
875     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, UserDefOneList **obj, const char *name, Error **errp)
876     {
877         Error *err = NULL;
878         GenericList *i, **prev;
880         visit_start_list(v, name, &err);
881         if (err) {
882             goto out;
883         }
885         for (prev = (GenericList **)obj;
886              !err && (i = visit_next_list(v, prev, &err)) != NULL;
887              prev = &i) {
888             UserDefOneList *native_i = (UserDefOneList *)i;
889             visit_type_UserDefOne(v, &native_i->value, NULL, &err);
890         }
892         error_propagate(errp, err);
893         err = NULL;
894         visit_end_list(v, &err);
895     out:
896         error_propagate(errp, err);
897     }
898     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.h
899 [Uninteresting stuff omitted...]
901     #ifndef EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
902     #define EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
904 [Visitors for built-in types omitted...]
906     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, UserDefOne **obj, const char *name, Error **errp);
907     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, UserDefOneList **obj, const char *name, Error **errp);
909     #endif
911 === scripts/qapi-commands.py ===
913 Used to generate the marshaling/dispatch functions for the commands defined
914 in the schema. The following files are generated:
916 $(prefix)qmp-marshal.c: command marshal/dispatch functions for each
917                         QMP command defined in the schema. Functions
918                         generated by qapi-visit.py are used to
919                         convert QObjects received from the wire into
920                         function parameters, and uses the same
921                         visitor functions to convert native C return
922                         values to QObjects from transmission back
923                         over the wire.
925 $(prefix)qmp-commands.h: Function prototypes for the QMP commands
926                          specified in the schema.
928 Example:
930     $ python scripts/qapi-commands.py --output-dir="qapi-generated"
931     --prefix="example-" example-schema.json
932     $ cat qapi-generated/example-qmp-marshal.c
933 [Uninteresting stuff omitted...]
935     static void qmp_marshal_output_UserDefOne(UserDefOne *ret_in, QObject **ret_out, Error **errp)
936     {
937         Error *err = NULL;
938         QmpOutputVisitor *qov = qmp_output_visitor_new();
939         QapiDeallocVisitor *qdv;
940         Visitor *v;
942         v = qmp_output_get_visitor(qov);
943         visit_type_UserDefOne(v, &ret_in, "unused", &err);
944         if (err) {
945             goto out;
946         }
947         *ret_out = qmp_output_get_qobject(qov);
949     out:
950         error_propagate(errp, err);
951         qmp_output_visitor_cleanup(qov);
952         qdv = qapi_dealloc_visitor_new();
953         v = qapi_dealloc_get_visitor(qdv);
954         visit_type_UserDefOne(v, &ret_in, "unused", NULL);
955         qapi_dealloc_visitor_cleanup(qdv);
956     }
958     static void qmp_marshal_my_command(QDict *args, QObject **ret, Error **errp)
959     {
960         Error *err = NULL;
961         UserDefOne *retval;
962         QmpInputVisitor *qiv = qmp_input_visitor_new_strict(QOBJECT(args));
963         QapiDeallocVisitor *qdv;
964         Visitor *v;
965         UserDefOne *arg1 = NULL;
967         v = qmp_input_get_visitor(qiv);
968         visit_type_UserDefOne(v, &arg1, "arg1", &err);
969         if (err) {
970             goto out;
971         }
973         retval = qmp_my_command(arg1, &err);
974         if (err) {
975             goto out;
976         }
978         qmp_marshal_output_UserDefOne(retval, ret, &err);
980     out:
981         error_propagate(errp, err);
982         qmp_input_visitor_cleanup(qiv);
983         qdv = qapi_dealloc_visitor_new();
984         v = qapi_dealloc_get_visitor(qdv);
985         visit_type_UserDefOne(v, &arg1, "arg1", NULL);
986         qapi_dealloc_visitor_cleanup(qdv);
987     }
989     static void qmp_init_marshal(void)
990     {
991         qmp_register_command("my-command", qmp_marshal_my_command, QCO_NO_OPTIONS);
992     }
994     qapi_init(qmp_init_marshal);
995     $ cat qapi-generated/example-qmp-commands.h
996 [Uninteresting stuff omitted...]
998     #ifndef EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
999     #define EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
1001     #include "example-qapi-types.h"
1002     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1003     #include "qapi/error.h"
1005     UserDefOne *qmp_my_command(UserDefOne *arg1, Error **errp);
1007     #endif
1009 === scripts/qapi-event.py ===
1011 Used to generate the event-related C code defined by a schema. The
1012 following files are created:
1014 $(prefix)qapi-event.h - Function prototypes for each event type, plus an
1015                         enumeration of all event names
1016 $(prefix)qapi-event.c - Implementation of functions to send an event
1018 Example:
1020     $ python scripts/qapi-event.py --output-dir="qapi-generated"
1021     --prefix="example-" example-schema.json
1022     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.c
1023 [Uninteresting stuff omitted...]
1025     void qapi_event_send_my_event(Error **errp)
1026     {
1027         QDict *qmp;
1028         Error *err = NULL;
1029         QMPEventFuncEmit emit;
1030         emit = qmp_event_get_func_emit();
1031         if (!emit) {
1032             return;
1033         }
1035         qmp = qmp_event_build_dict("MY_EVENT");
1037         emit(EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT, qmp, &err);
1039         error_propagate(errp, err);
1040         QDECREF(qmp);
1041     }
1043     const char *const example_QAPIEvent_lookup[] = {
1044         [EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT] = "MY_EVENT",
1045         [EXAMPLE_QAPI_EVENT_MAX] = NULL,
1046     };
1047     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.h
1048 [Uninteresting stuff omitted...]
1050     #ifndef EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1051     #define EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1053     #include "qapi/error.h"
1054     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1055     #include "example-qapi-types.h"
1058     void qapi_event_send_my_event(Error **errp);
1060     typedef enum example_QAPIEvent {
1061         EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT = 0,
1062         EXAMPLE_QAPI_EVENT_MAX = 1,
1063     } example_QAPIEvent;
1065     extern const char *const example_QAPIEvent_lookup[];
1067     #endif
1069 === scripts/qapi-introspect.py ===
1071 Used to generate the introspection C code for a schema. The following
1072 files are created:
1074 $(prefix)qmp-introspect.c - Defines a string holding a JSON
1075                             description of the schema.
1076 $(prefix)qmp-introspect.h - Declares the above string.
1078 Example:
1080     $ python scripts/qapi-introspect.py --output-dir="qapi-generated"
1081     --prefix="example-" example-schema.json
1082     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.c
1083 [Uninteresting stuff omitted...]
1085     const char example_qmp_schema_json[] = "["
1086         "{\"arg-type\": \"0\", \"meta-type\": \"event\", \"name\": \"MY_EVENT\"}, "
1087         "{\"arg-type\": \"1\", \"meta-type\": \"command\", \"name\": \"my-command\", \"ret-type\": \"2\"}, "
1088         "{\"members\": [], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"0\"}, "
1089         "{\"members\": [{\"name\": \"arg1\", \"type\": \"2\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"1\"}, "
1090         "{\"members\": [{\"name\": \"integer\", \"type\": \"int\"}, {\"name\": \"string\", \"type\": \"str\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"2\"}, "
1091         "{\"json-type\": \"int\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"int\"}, "
1092         "{\"json-type\": \"string\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"str\"}]";
1093     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.h
1094 [Uninteresting stuff omitted...]
1096     #ifndef EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1097     #define EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1099     extern const char example_qmp_schema_json[];
1101     #endif