a108666ce7e03e3b5fdb2f0dc3a40775642bc918
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.rst
1 .. _coding_standards:
2
3 =====================
4 LLVM Coding Standards
5 =====================
6
7 .. contents::
8    :local:
9
10 Introduction
11 ============
12
13 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in
14 the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
15 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards are
16 particularly important for large-scale code bases that follow a library-based
17 design (like LLVM).
18
19 This document intentionally does not prescribe fixed standards for religious
20 issues such as brace placement and space usage.  For issues like this, follow
21 the golden rule:
22
23 .. _Golden Rule:
24
25     **If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code,
26     use the style that is already being used so that the source is uniform and
27     easy to follow.**
28
29 Note that some code bases (e.g. ``libc++``) have really good reasons to deviate
30 from the coding standards.  In the case of ``libc++``, this is because the
31 naming and other conventions are dictated by the C++ standard.  If you think
32 there is a specific good reason to deviate from the standards here, please bring
33 it up on the LLVMdev mailing list.
34
35 There are some conventions that are not uniformly followed in the code base
36 (e.g. the naming convention).  This is because they are relatively new, and a
37 lot of code was written before they were put in place.  Our long term goal is
38 for the entire codebase to follow the convention, but we explicitly *do not*
39 want patches that do large-scale reformating of existing code.  On the other
40 hand, it is reasonable to rename the methods of a class if you're about to
41 change it in some other way.  Just do the reformating as a separate commit from
42 the functionality change.
43   
44 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
45 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
46 be included, please mail them to `Chris <mailto:sabre@nondot.org>`_.
47
48 Mechanical Source Issues
49 ========================
50
51 Source Code Formatting
52 ----------------------
53
54 Commenting
55 ^^^^^^^^^^
56
57 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
58 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
59 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
60 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
61 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
62
63 .. _header file comment:
64
65 File Headers
66 """"""""""""
67
68 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
69 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
70 tree.  The standard header looks like this:
71
72 .. code-block:: c++
73
74   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
75   //
76   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
77   //
78   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
79   // License. See LICENSE.TXT for details.
80   //
81   //===----------------------------------------------------------------------===//
82   //
83   // This file contains the declaration of the Instruction class, which is the
84   // base class for all of the VM instructions.
85   //
86   //===----------------------------------------------------------------------===//
87
88 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
89 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
90 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
91
92 .. note::
93
94     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
95     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
96     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
97     pages.
98
99 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
100 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
101 code can be distributed under and should not be modified in any way.
102
103 The main body of the description does not have to be very long in most cases.
104 Here it's only two lines.  If an algorithm is being implemented or something
105 tricky is going on, a reference to the paper where it is published should be
106 included, as well as any notes or *gotchas* in the code to watch out for.
107
108 Class overviews
109 """""""""""""""
110
111 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
112 class definition should have a comment block that explains what the class is
113 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
114 ``doxygen`` comment block.
115
116 Method information
117 """"""""""""""""""
118
119 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
120 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
121 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
122 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
123 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
124
125 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
126 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
127
128 Comment Formatting
129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
130
131 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
132 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
133 useful to use C style (``/* */``) comments however:
134
135 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
136    comments.
137
138 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
139
140 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
141    comments.
142
143 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
144 properly and are better behaved in general than C style comments.
145
146 ``#include`` Style
147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
148
149 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
150 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
151 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
152
153 .. _Main Module Header:
154 .. _Local/Private Headers:
155
156 #. Main Module Header
157 #. Local/Private Headers
158 #. ``llvm/*``
159 #. ``llvm/Analysis/*``
160 #. ``llvm/Assembly/*``
161 #. ``llvm/Bitcode/*``
162 #. ``llvm/CodeGen/*``
163 #. ...
164 #. ``llvm/Support/*``
165 #. ``llvm/Config/*``
166 #. System ``#include``\s
167
168 and each category should be sorted by name.
169
170 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
171 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
172 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
173 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
174 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
175 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
176 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
177
178 .. _fit into 80 columns:
179
180 Source Code Width
181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
182
183 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
184 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
185 it.
186
187 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
188 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
189 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
190 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
191 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
192 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
193 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
194 for it (vs something else, like 90 columns).
195
196 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
197 debate.
198
199 Use Spaces Instead of Tabs
200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
201
202 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
203 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
204 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
205 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
206 unreadable, and it is not worth dealing with.
207
208 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
209 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
210 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
211 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
212 incredible diffs that are absolutely worthless.
213
214 Indent Code Consistently
215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
216
217 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
218 important.  If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
219 Just do it.
220
221 Compiler Issues
222 ---------------
223
224 Treat Compiler Warnings Like Errors
225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
226
227 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
228 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
229 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
230 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
231
232 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
233 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
234 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
235 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
236 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
237 I write code like this:
238
239 .. code-block:: c++
240
241   if (V = getValue()) {
242     ...
243   }
244
245 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
246 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
247 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
248 this:
249
250 .. code-block:: c++
251
252   if ((V = getValue())) {
253     ...
254   }
255
256 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
257 massaging the code appropriately.
258
259 Write Portable Code
260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
261
262 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
263 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
264 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
265
266 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
267 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
268 features are used, they should only be an implementation detail of a library
269 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
270
271 Do not use RTTI or Exceptions
272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
273
274 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
275 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
276 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
277 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
278 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
279 code.
280
281 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
282 templates like `isa<>, cast<>, and dyn_cast<> <ProgrammersManual.html#isa>`_.
283 This form of RTTI is opt-in and can be added to any class.  It is also
284 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
285
286 .. _static constructor:
287
288 Do not use Static Constructors
289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
290
291 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
292 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
293 removed wherever possible.  Besides `well known problems
294 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
295 initialization is undefined between globals in different source files, the
296 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
297 LLVM as a library linked into a larger application.
298   
299 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
300 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
301 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
302 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
303 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
304 application.  There are two problems with this:
305
306 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
307   --- a critical time for GUI apps, among others.
308   
309 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
310   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
311   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
312   pressure on the VM system on low-memory machines.
313
314 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
315 target or other library into an application, but static constructors violate
316 this goal.
317   
318 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
319 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
320 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
321 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
322
323 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
325
326 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
327 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
328 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
329 members public by default.
330
331 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
332 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
333 the symbol.  This can lead to problems at link time.
334
335 So, the rule for LLVM is to always use the ``class`` keyword, unless **all**
336 members are public and the type is a C++ `POD
337 <http://en.wikipedia.org/wiki/Plain_old_data_structure>`_ type, in which case
338 ``struct`` is allowed.
339
340 Style Issues
341 ============
342
343 The High-Level Issues
344 ---------------------
345
346 A Public Header File **is** a Module
347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
348
349 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
350 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
351 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
352 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
353 defining a module of functionality.
354
355 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
356 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
357 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
358 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
359 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
360 together.
361
362 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
363 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
364 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
365 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
366 headers should be included after user headers for a translation unit.
367
368 .. _minimal list of #includes:
369
370 ``#include`` as Little as Possible
371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
372
373 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
374 especially in header files.
375
376 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
377 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
378 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
379 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
380 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
381 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
382 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
383 compilation.
384
385 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
386 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
387 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
388 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
389 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
390 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
391 you'll find out about later.
392
393 Keep "Internal" Headers Private
394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
395
396 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
397 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
398 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
399 module header file.  Don't do this!
400
401 If you really need to do something like this, put a private header file in the
402 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
403 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
404
405 .. note::
406
407     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
408     make them private (or protected) and all is well.
409
410 .. _early exits:
411
412 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
414
415 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
416 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
417 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
418 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
419 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
420 exit from a function, consider this "bad" code:
421
422 .. code-block:: c++
423
424   Value *DoSomething(Instruction *I) {
425     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
426         I->hasOneUse() && SomeOtherThing(I)) {
427       ... some long code ....
428     }
429
430     return 0;
431   }
432
433 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
434 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
435 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
436 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
437 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
438 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
439 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
440 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
441 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
442 it returns null.
443
444 It is much preferred to format the code like this:
445
446 .. code-block:: c++
447
448   Value *DoSomething(Instruction *I) {
449     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
450     if (isa<TerminatorInst>(I))
451       return 0;
452
453     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
454     // because goats like cheese.
455     if (!I->hasOneUse())
456       return 0;
457
458     // This is really just here for example.
459     if (!SomeOtherThing(I))
460       return 0;
461     
462     ... some long code ....
463   }
464
465 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
466 loops.  A silly example is something like this:
467
468 .. code-block:: c++
469
470   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
471     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
472       Value *LHS = BO->getOperand(0);
473       Value *RHS = BO->getOperand(1);
474       if (LHS != RHS) {
475         ...
476       }
477     }
478   }
479
480 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
481 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
482 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
483 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
484 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
485 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
486 It is strongly preferred to structure the loop like this:
487
488 .. code-block:: c++
489
490   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
491     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
492     if (!BO) continue;
493
494     Value *LHS = BO->getOperand(0);
495     Value *RHS = BO->getOperand(1);
496     if (LHS == RHS) continue;
497
498     ...
499   }
500
501 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
502 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
503 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
504 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
505 big understandability win.
506
507 Don't use ``else`` after a ``return``
508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
509
510 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
511 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
512 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
513 example, this is *bad*:
514
515 .. code-block:: c++
516
517   case 'J': {
518     if (Signed) {
519       Type = Context.getsigjmp_bufType();
520       if (Type.isNull()) {
521         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
522         return QualType();
523       } else {
524         break;
525       }
526     } else {
527       Type = Context.getjmp_bufType();
528       if (Type.isNull()) {
529         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
530         return QualType();
531       <b>} else {
532         break;
533       }</b>
534     }
535   }
536   }
537
538 It is better to write it like this:
539
540 .. code-block:: c++
541
542   case 'J':
543     if (Signed) {
544       Type = Context.getsigjmp_bufType();
545       if (Type.isNull()) {
546         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
547         return QualType();
548       }
549     } else {
550       Type = Context.getjmp_bufType();
551       if (Type.isNull()) {
552         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
553         return QualType();
554       }
555     }
556     break;
557
558 Or better yet (in this case) as:
559
560 .. code-block:: c++
561
562   case 'J':
563     if (Signed)
564       Type = Context.getsigjmp_bufType();
565     else
566       Type = Context.getjmp_bufType();
567     
568     if (Type.isNull()) {
569       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
570                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
571       return QualType();
572     }
573     break;
574
575 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
576 of when reading the code.
577               
578 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
580
581 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
582 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
583 sort of thing is:
584
585 .. code-block:: c++
586
587   bool FoundFoo = false;
588   for (unsigned i = 0, e = BarList.size(); i != e; ++i)
589     if (BarList[i]->isFoo()) {
590       FoundFoo = true;
591       break;
592     }
593
594   if (FoundFoo) {
595     ...
596   }
597
598 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
599 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
600 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
601 code to be structured like this:
602
603 .. code-block:: c++
604
605   /// ListContainsFoo - Return true if the specified list has an element that is
606   /// a foo.
607   static bool ListContainsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
608     for (unsigned i = 0, e = List.size(); i != e; ++i)
609       if (List[i]->isFoo())
610         return true;
611     return false;
612   }
613   ...
614
615   if (ListContainsFoo(BarList)) {
616     ...
617   }
618
619 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
620 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
621 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
622 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
623 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
624 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
625 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
626 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
627 locality.
628
629 The Low-Level Issues
630 --------------------
631
632 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
634
635 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
636 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
637 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
638 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
639 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
640 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
641
642 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
643 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
644
645 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
646   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
647
648 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
649   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
650   ``Boats``).
651   
652 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
653   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
654   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
655
656 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
657   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
658   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
659   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
660   (e.g. ``ValueKind``).
661   
662 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
663   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
664   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
665   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
666   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
667   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
668   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
669   instance:
670
671   .. code-block:: c++
672
673       enum {
674         MaxSize = 42,
675         Density = 12
676       };
677   
678 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
679 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
680 ``push_back()``, and ``empty()``).
681
682 Here are some examples of good and bad names:
683
684 .. code-block::c++
685
686   class VehicleMaker {
687     ...
688     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
689     Factory<Tire> Factory;      // Better.
690     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
691                                 // kind of factories.
692   };
693
694   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
695     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
696     Tire tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'tmp1' provides no information.
697     Light headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
698     ...
699   }
700
701 Assert Liberally
702 ^^^^^^^^^^^^^^^^
703
704 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
705 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
706 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
707 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
708 are using, so it doesn't cost anything to use it.
709
710 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
711 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
712 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
713 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
714
715 .. code-block:: c++
716
717   inline Value *getOperand(unsigned i) { 
718     assert(i < Operands.size() &amp;&amp; "getOperand() out of range!");
719     return Operands[i]; 
720   }
721
722 Here are more examples:
723
724 .. code-block:: c++
725
726   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non pointer type!");
727
728   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
729
730   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
731
732   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
733
734   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
735
736 You get the idea.
737
738 Please be aware that, when adding assert statements, not all compilers are aware
739 of the semantics of the assert.  In some places, asserts are used to indicate a
740 piece of code that should not be reached.  These are typically of the form:
741
742 .. code-block:: c++
743
744   assert(0 && "Some helpful error message");
745
746 When used in a function that returns a value, they should be followed with a
747 return statement and a comment indicating that this line is never reached.  This
748 will prevent a compiler which is unable to deduce that the assert statement
749 never returns from generating a warning.
750
751 .. code-block:: c++
752
753   assert(0 && "Some helpful error message");
754   return 0;
755
756 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
757 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
758
759 .. code-block:: c++
760
761   unsigned Size = V.size();
762   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
763
764   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
765   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
766
767 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
768 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
769 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
770 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
771 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
772 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
773 this:
774
775 .. code-block:: c++
776
777   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
778
779   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
780   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
781
782 Do Not Use ``using namespace std``
783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
784
785 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
786 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
787 std;``".
788
789 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
790 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
791 bad thing.
792
793 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
794 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
795 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
796 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
797 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
798 portability rule is important because different standard library implementations
799 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
800 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
801 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
802
803 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
804 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
805 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
806 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
807 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
808 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
809 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
810 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
811 namespace (and its parents'), but should not use any others.
812
813 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
815
816 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
817 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
818 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
819 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
820 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
821
822 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
824
825 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
826 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
827 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
828 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
829 style:
830
831 .. code-block:: c++
832
833   BasicBlock *BB = ...
834   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
835     ... use I ...
836
837 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
838 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
839 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
840 convenient way to do this is like so:
841
842 .. code-block:: c++
843
844   BasicBlock *BB = ...
845   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
846     ... use I ...
847
848 The observant may quickly point out that these two loops may have different
849 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
850 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
851 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
852 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
853 did it intentionally.
854
855 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
856 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
857 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
858 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
859 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
860 expression was actually something like: "``SomeMap[x]->end()``" and map lookups
861 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
862 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
863
864 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
865 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
866 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
867 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
868 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
869 understand what it does.
870
871 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
872 prefer it.
873
874 ``#include <iostream>`` is Forbidden
875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
876
877 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
878 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
879 into every translation unit that includes it.
880   
881 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
882 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
883 provides various APIs that are better performing for almost every use than
884 ``std::ostream`` style APIs.
885
886 .. note::
887
888   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
889   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
890
891 .. _raw_ostream:
892
893 Use ``raw_ostream``
894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
895
896 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
897 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
898 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
899 ``ostream``.
900
901 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
902 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
903 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
904 to ``raw_ostream`` instances.
905
906 Avoid ``std::endl``
907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
908
909 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
910 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
911 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
912
913 .. code-block:: c++
914
915   std::cout << std::endl;
916   std::cout << '\n' << std::flush;
917
918 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
919 it's better to use a literal ``'\n'``.
920
921 Microscopic Details
922 -------------------
923
924 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
925 reasoning on why we prefer them.
926
927 Spaces Before Parentheses
928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
929
930 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
931 statements, but not in normal function call expressions and function-like
932 macros.  For example, this is good:
933
934 .. code-block:: c++
935
936   if (x) ...
937   for (i = 0; i != 100; ++i) ...
938   while (llvm_rocks) ...
939
940   somefunc(42);
941   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
942   
943   a = foo(42, 92) + bar(x);
944
945 and this is bad:
946
947 .. code-block:: c++
948
949   if(x) ...
950   for(i = 0; i != 100; ++i) ...
951   while(llvm_rocks) ...
952
953   somefunc (42);
954   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
955   
956   a = foo (42, 92) + bar (x);
957
958 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
959 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
960 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
961 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
962 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
963 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
964 misread the "``a``" example as:
965
966 .. code-block:: c++
967
968   a = foo ((42, 92) + bar) (x);
969
970 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
971 this misinterpretation.
972
973 Prefer Preincrement
974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
975
976 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
977 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
978 whenever possible.
979
980 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
981 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
982 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
983 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
984 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
985 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
986
987
988 Namespace Indentation
989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
990
991 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
992 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
993 also because it makes it easier to understand the code.  Namespaces are a funny
994 thing: they are often large, and we often desire to put lots of stuff into them
995 (so they can be large).  Other times they are tiny, because they just hold an
996 enum or something similar.  In order to balance this, we use different
997 approaches for small versus large namespaces.
998
999 If a namespace definition is small and *easily* fits on a screen (say, less than
1000 35 lines of code), then you should indent its body.  Here's an example:
1001
1002 .. code-block:: c++
1003
1004   namespace llvm {
1005     namespace X86 {
1006       /// RelocationType - An enum for the x86 relocation codes. Note that
1007       /// the terminology here doesn't follow x86 convention - word means
1008       /// 32-bit and dword means 64-bit.
1009       enum RelocationType {
1010         /// reloc_pcrel_word - PC relative relocation, add the relocated value to
1011         /// the value already in memory, after we adjust it for where the PC is.
1012         reloc_pcrel_word = 0,
1013
1014         /// reloc_picrel_word - PIC base relative relocation, add the relocated
1015         /// value to the value already in memory, after we adjust it for where the
1016         /// PIC base is.
1017         reloc_picrel_word = 1,
1018
1019         /// reloc_absolute_word, reloc_absolute_dword - Absolute relocation, just
1020         /// add the relocated value to the value already in memory.
1021         reloc_absolute_word = 2,
1022         reloc_absolute_dword = 3
1023       };
1024     }
1025   }
1026
1027 Since the body is small, indenting adds value because it makes it very clear
1028 where the namespace starts and ends, and it is easy to take the whole thing in
1029 in one "gulp" when reading the code.  If the blob of code in the namespace is
1030 larger (as it typically is in a header in the ``llvm`` or ``clang`` namespaces),
1031 do not indent the code, and add a comment indicating what namespace is being
1032 closed.  For example:
1033
1034 .. code-block:: c++
1035
1036   namespace llvm {
1037   namespace knowledge {
1038
1039   /// Grokable - This class represents things that Smith can have an intimate
1040   /// understanding of and contains the data associated with it.
1041   class Grokable {
1042   ...
1043   public:
1044     explicit Grokable() { ... }
1045     virtual ~Grokable() = 0;
1046   
1047     ...
1048
1049   };
1050
1051   } // end namespace knowledge
1052   } // end namespace llvm
1053
1054 Because the class is large, we don't expect that the reader can easily
1055 understand the entire concept in a glance, and the end of the file (where the
1056 namespaces end) may be a long ways away from the place they open.  As such,
1057 indenting the contents of the namespace doesn't add any value, and detracts from
1058 the readability of the class.  In these cases it is best to *not* indent the
1059 contents of the namespace.
1060
1061 .. _static:
1062
1063 Anonymous Namespaces
1064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1065
1066 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1067 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1068 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1069 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1070 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1071 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1072 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1073 classes private to a file.
1074
1075 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1076 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1077 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1078 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1079 chunk of the file.
1080
1081 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1082 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1083 good:
1084
1085 .. code-block:: c++
1086
1087   namespace {
1088     class StringSort {
1089     ...
1090     public:
1091       StringSort(...)
1092       bool operator<(const char *RHS) const;
1093     };
1094   } // end anonymous namespace
1095
1096   static void Helper() { 
1097     ... 
1098   }
1099
1100   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1101     ...
1102   }
1103
1104 This is bad:
1105
1106 .. code-block:: c++
1107
1108   namespace {
1109   class StringSort {
1110   ...
1111   public:
1112     StringSort(...)
1113     bool operator<(const char *RHS) const;
1114   };
1115
1116   void Helper() { 
1117     ... 
1118   }
1119
1120   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1121     ...
1122   }
1123
1124   } // end anonymous namespace
1125
1126 This is bad specifically because if you're looking at "``Helper``" in the middle
1127 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1128 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1129 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1130 namespace just because it was declared there.
1131
1132 See Also
1133 ========
1134
1135 A lot of these comments and recommendations have been culled for other sources.
1136 Two particularly important books for our work are:
1137
1138 #. `Effective C++
1139    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1140    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1141    "Effective STL" by the same author.
1142
1143 #. `Large-Scale C++ Software Design
1144    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1145    by John Lakos
1146
1147 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1148 something.