R600/SI: Add instruction definitions for more LDS ops
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.rst
1 =====================
2 LLVM Coding Standards
3 =====================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in
12 the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
13 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards are
14 particularly important for large-scale code bases that follow a library-based
15 design (like LLVM).
16
17 While this document may provide guidance for some mechanical formatting issues,
18 whitespace, or other "microscopic details", these are not fixed standards.
19 Always follow the golden rule:
20
21 .. _Golden Rule:
22
23     **If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code,
24     use the style that is already being used so that the source is uniform and
25     easy to follow.**
26
27 Note that some code bases (e.g. ``libc++``) have really good reasons to deviate
28 from the coding standards.  In the case of ``libc++``, this is because the
29 naming and other conventions are dictated by the C++ standard.  If you think
30 there is a specific good reason to deviate from the standards here, please bring
31 it up on the LLVMdev mailing list.
32
33 There are some conventions that are not uniformly followed in the code base
34 (e.g. the naming convention).  This is because they are relatively new, and a
35 lot of code was written before they were put in place.  Our long term goal is
36 for the entire codebase to follow the convention, but we explicitly *do not*
37 want patches that do large-scale reformating of existing code.  On the other
38 hand, it is reasonable to rename the methods of a class if you're about to
39 change it in some other way.  Just do the reformating as a separate commit from
40 the functionality change.
41   
42 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
43 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
44 be included, please mail them to `Chris <mailto:sabre@nondot.org>`_.
45
46 Languages, Libraries, and Standards
47 ===================================
48
49 Most source code in LLVM and other LLVM projects using these coding standards
50 is C++ code. There are some places where C code is used either due to
51 environment restrictions, historical restrictions, or due to third-party source
52 code imported into the tree. Generally, our preference is for standards
53 conforming, modern, and portable C++ code as the implementation language of
54 choice.
55
56 C++ Standard Versions
57 ---------------------
58
59 LLVM, Clang, and LLD are currently written using C++11 conforming code,
60 although we restrict ourselves to features which are available in the major
61 toolchains supported as host compilers. The LLDB project is even more
62 aggressive in the set of host compilers supported and thus uses still more
63 features. Regardless of the supported features, code is expected to (when
64 reasonable) be standard, portable, and modern C++11 code. We avoid unnecessary
65 vendor-specific extensions, etc.
66
67 C++ Standard Library
68 --------------------
69
70 Use the C++ standard library facilities whenever they are available for
71 a particular task. LLVM and related projects emphasize and rely on the standard
72 library facilities for as much as possible. Common support libraries providing
73 functionality missing from the standard library for which there are standard
74 interfaces or active work on adding standard interfaces will often be
75 implemented in the LLVM namespace following the expected standard interface.
76
77 There are some exceptions such as the standard I/O streams library which are
78 avoided. Also, there is much more detailed information on these subjects in the
79 :doc:`ProgrammersManual`.
80
81 Supported C++11 Language and Library Features
82 ---------------------------------------------
83
84 While LLVM, Clang, and LLD use C++11, not all features are available in all of
85 the toolchains which we support. The set of features supported for use in LLVM
86 is the intersection of those supported in MSVC 2012, GCC 4.7, and Clang 3.1.
87 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
88 toolchains accept. Don't argue with the build bots. However, we have some
89 guidance below to help you know what to expect.
90
91 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
92
93 * Clang: http://clang.llvm.org/cxx_status.html
94 * GCC: http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html
95 * MSVC: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
96
97 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
98 of the features that are expected to work. Features not on this list are
99 unlikely to be supported by our host compilers.
100
101 * Rvalue references: N2118_
102
103   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
104
105 * Static assert: N1720_
106 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
107 * Trailing return types: N2541_
108 * Lambdas: N2927_
109
110   * But *not* ``std::function``, until Clang implements `MSVC-compatible RTTI`_.
111     In many cases, you may be able to use ``llvm::function_ref`` instead, and it
112     is a superior choice in those cases.
113   * And *not* lambdas with default arguments.
114
115 * ``decltype``: N2343_
116 * Nested closing right angle brackets: N1757_
117 * Extern templates: N1987_
118 * ``nullptr``: N2431_
119 * Strongly-typed and forward declarable enums: N2347_, N2764_
120 * Local and unnamed types as template arguments: N2657_
121 * Range-based for-loop: N2930_
122
123   * But ``{}`` are required around inner ``do {} while()`` loops.  As a result,
124     ``{}`` are required around function-like macros inside range-based for
125     loops.
126
127 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
128 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
129
130 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
131 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
132 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
133 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
134 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
135 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
136 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
137 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
138 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
139 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
140 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
141 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
142 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
143 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
144 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
145 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
146 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
147 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
148 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
149 .. _MSVC-compatible RTTI: http://llvm.org/PR18951
150
151 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
152 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
153 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
154 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
155 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
156 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
157 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
158 being aware of:
159
160 * Not all of the type traits are implemented
161 * No regular expression library.
162 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
163   missing. Fortunately, they are rarely needed.
164 * The locale support is incomplete.
165 * ``std::initializer_list`` (and the constructors and functions that take it as
166   an argument) are not always available, so you cannot (for example) initialize
167   a ``std::vector`` with a braced initializer list.
168
169 Other than these areas you should assume the standard library is available and
170 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
171 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
172 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
173 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
174 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
175 traits header to emulate it.
176
177 .. _the libstdc++ manual:
178   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
179
180 Mechanical Source Issues
181 ========================
182
183 Source Code Formatting
184 ----------------------
185
186 Commenting
187 ^^^^^^^^^^
188
189 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
190 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
191 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
192 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
193 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
194
195 .. _header file comment:
196
197 File Headers
198 """"""""""""
199
200 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
201 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
202 tree.  The standard header looks like this:
203
204 .. code-block:: c++
205
206   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
207   //
208   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
209   //
210   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
211   // License. See LICENSE.TXT for details.
212   //
213   //===----------------------------------------------------------------------===//
214   ///
215   /// \file
216   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
217   /// the base class for all of the VM instructions.
218   ///
219   //===----------------------------------------------------------------------===//
220
221 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
222 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
223 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
224
225 .. note::
226
227     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
228     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
229     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
230     pages.
231
232 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
233 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
234 code can be distributed under and should not be modified in any way.
235
236 The main body is a ``doxygen`` comment describing the purpose of the file.  It
237 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
238 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
239 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
240 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
241 *gotchas* in the code to watch out for.
242
243 Class overviews
244 """""""""""""""
245
246 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
247 class definition should have a comment block that explains what the class is
248 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
249 ``doxygen`` comment block.
250
251 Method information
252 """"""""""""""""""
253
254 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
255 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
256 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
257 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
258 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
259
260 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
261 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
262
263 Comment Formatting
264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
265
266 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
267 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
268 useful to use C style (``/* */``) comments however:
269
270 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
271    comments.
272
273 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
274
275 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
276    comments.
277
278 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
279 properly and are better behaved in general than C style comments.
280
281 Doxygen Use in Documentation Comments
282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
283
284 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
285 comment.
286
287 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
288 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
289 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
290 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
291
292 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
293 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
294 contains documentation for the parameter.
295
296 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
297
298 To document a function parameter, start a new paragraph with the
299 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
300 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
301 respectively.
302
303 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
304 command.
305
306 A minimal documentation comment:
307
308 .. code-block:: c++
309
310   /// \brief Does foo and bar.
311   void fooBar(bool Baz);
312
313 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
314
315 .. code-block:: c++
316
317   /// \brief Does foo and bar.
318   ///
319   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
320   ///
321   /// Typical usage:
322   /// \code
323   ///   fooBar(false, "quux", Res);
324   /// \endcode
325   ///
326   /// \param Quux kind of foo to do.
327   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
328   ///
329   /// \returns true on success.
330   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
331
332 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
333 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
334 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
335 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
336 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
337 as needed.
338
339 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
340 For humans it is obvious which function or class is being documented;
341 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
342 to the correct declaration.
343
344 Wrong:
345
346 .. code-block:: c++
347
348   // In Something.h:
349
350   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
351   class Something {
352   public:
353     /// fooBar - Does foo and bar.
354     void fooBar();
355   };
356
357   // In Something.cpp:
358
359   /// fooBar - Does foo and bar.
360   void Something::fooBar() { ... }
361
362 Correct:
363
364 .. code-block:: c++
365
366   // In Something.h:
367
368   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
369   class Something {
370   public:
371     /// \brief Does foo and bar.
372     void fooBar();
373   };
374
375   // In Something.cpp:
376
377   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
378   void Something::fooBar() { ... }
379
380 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
381 be a good idea to do so.
382
383 Consider:
384
385 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
386   related functions or types;
387
388 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
389   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
390
391 * using member groups and additional comments attached to member
392   groups to organize within a class.
393
394 For example:
395
396 .. code-block:: c++
397
398   class Something {
399     /// \name Functions that do Foo.
400     /// @{
401     void fooBar();
402     void fooBaz();
403     /// @}
404     ...
405   };
406
407 ``#include`` Style
408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
409
410 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
411 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
412 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
413
414 .. _Main Module Header:
415 .. _Local/Private Headers:
416
417 #. Main Module Header
418 #. Local/Private Headers
419 #. ``llvm/...``
420 #. System ``#include``\s
421
422 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
423
424 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
425 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
426 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
427 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
428 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
429 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
430 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
431
432 .. _fit into 80 columns:
433
434 Source Code Width
435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
436
437 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
438 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
439 it.
440
441 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
442 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
443 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
444 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
445 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
446 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
447 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
448 for it (vs something else, like 90 columns).
449
450 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
451 debate.
452
453 Use Spaces Instead of Tabs
454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
455
456 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
457 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
458 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
459 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
460 unreadable, and it is not worth dealing with.
461
462 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
463 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
464 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
465 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
466 incredible diffs that are absolutely worthless.
467
468 Indent Code Consistently
469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
470
471 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
472 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
473 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
474 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
475 and tool-friendly formatting and indentation.
476
477 Format Lambdas Like Blocks Of Code
478 """"""""""""""""""""""""""""""""""
479
480 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
481 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
482 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
483 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
484 by the preceding part of the statement:
485
486 .. code-block:: c++
487
488   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
489     if (a.blah < b.blah)
490       return true;
491     if (a.baz < b.baz)
492       return true;
493     return a.bam < b.bam;
494   });
495
496 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
497 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
498 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
499
500 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
501 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
502 the indent of the ``[]``:
503
504 .. code-block:: c++
505
506   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
507              [] (PHINode *PN) {
508                // process phis...
509              },
510              [] (SelectInst *SI) {
511                // process selects...
512              },
513              [] (LoadInst *LI) {
514                // process loads...
515              },
516              [] (AllocaInst *AI) {
517                // process allocas...
518              });
519
520 Braced Initializer Lists
521 """"""""""""""""""""""""
522
523 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
524 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
525 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
526 nested within each other and within function calls in order to build up
527 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
528 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
529 *not* performing initialization.
530
531 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
532 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
533 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
534 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
535 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
536 understood for formatting nested function calls. Examples:
537
538 .. code-block:: c++
539
540   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
541
542   llvm::Constant *Mask[] = {
543       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
544       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
545       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
546
547 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
548 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
549
550 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
551
552 Language and Compiler Issues
553 ----------------------------
554
555 Treat Compiler Warnings Like Errors
556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
557
558 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
559 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
560 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
561 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
562
563 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
564 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
565 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
566 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
567 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
568 I write code like this:
569
570 .. code-block:: c++
571
572   if (V = getValue()) {
573     ...
574   }
575
576 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
577 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
578 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
579 this:
580
581 .. code-block:: c++
582
583   if ((V = getValue())) {
584     ...
585   }
586
587 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
588 massaging the code appropriately.
589
590 Write Portable Code
591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
592
593 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
594 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
595 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
596
597 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
598 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
599 features are used, they should only be an implementation detail of a library
600 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
601
602 Do not use RTTI or Exceptions
603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
604
605 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
606 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
607 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
608 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
609 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
610 code.
611
612 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
613 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
614 This form of RTTI is opt-in and can be
615 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
616 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
617
618 .. _static constructor:
619
620 Do not use Static Constructors
621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
622
623 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
624 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
625 removed wherever possible.  Besides `well known problems
626 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
627 initialization is undefined between globals in different source files, the
628 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
629 LLVM as a library linked into a larger application.
630   
631 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
632 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
633 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
634 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
635 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
636 application.  There are two problems with this:
637
638 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
639   --- a critical time for GUI apps, among others.
640   
641 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
642   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
643   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
644   pressure on the VM system on low-memory machines.
645
646 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
647 target or other library into an application, but static constructors violate
648 this goal.
649   
650 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
651 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
652 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
653 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
654
655 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
657
658 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
659 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
660 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
661 members public by default.
662
663 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
664 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
665 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
666
667 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
668   the same keyword.  For example:
669
670 .. code-block:: c++
671
672   class Foo;
673
674   // Breaks mangling in MSVC.
675   struct Foo { int Data; };
676
677 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
678   members are declared public.
679
680 .. code-block:: c++
681
682   // Foo feels like a class... this is strange.
683   struct Foo {
684   private:
685     int Data;
686   public:
687     Foo() : Data(0) { }
688     int getData() const { return Data; }
689     void setData(int D) { Data = D; }
690   };
691
692   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
693   struct Bar {
694     int Data;
695     Foo() : Data(0) { }
696   };
697
698 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
700
701 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
702 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
703 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
704 *particular* constructor. Those should look like function calls using
705 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
706 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
707 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
708 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
709 something notionally equivalent. Examples:
710
711 .. code-block:: c++
712
713   class Foo {
714   public:
715     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
716     Foo(std::string filename);
717
718     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
719     Foo(int N);
720
721     // ...
722   };
723
724   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
725   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
726
727   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
728   bar_map.insert({my_key, my_value});
729
730 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
731
732 .. code-block:: c++
733
734   int data[] = {0, 1, 2, 3};
735
736 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
738
739 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
740 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
741 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
742 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
743 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
744 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
745 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
746
747 Beware unnecessary copies with ``auto``
748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
749
750 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
751 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
752 expensive.
753
754 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
755 ``auto *`` when copying pointers.
756
757 .. code-block:: c++
758
759   // Typically there's no reason to copy.
760   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
761   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
762
763   // Remove the reference if you really want a new copy.
764   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
765
766   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
767   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
768   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
769
770 Style Issues
771 ============
772
773 The High-Level Issues
774 ---------------------
775
776 A Public Header File **is** a Module
777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
778
779 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
780 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
781 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
782 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
783 defining a module of functionality.
784
785 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
786 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
787 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
788 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
789 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
790 together.
791
792 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
793 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
794 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
795 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
796 headers should be included after user headers for a translation unit.
797
798 .. _minimal list of #includes:
799
800 ``#include`` as Little as Possible
801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
802
803 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
804 especially in header files.
805
806 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
807 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
808 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
809 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
810 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
811 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
812 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
813 compilation.
814
815 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
816 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
817 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
818 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
819 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
820 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
821 you'll find out about later.
822
823 Keep "Internal" Headers Private
824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
825
826 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
827 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
828 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
829 module header file.  Don't do this!
830
831 If you really need to do something like this, put a private header file in the
832 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
833 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
834
835 .. note::
836
837     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
838     make them private (or protected) and all is well.
839
840 .. _early exits:
841
842 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
844
845 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
846 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
847 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
848 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
849 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
850 exit from a function, consider this "bad" code:
851
852 .. code-block:: c++
853
854   Value *doSomething(Instruction *I) {
855     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
856         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
857       ... some long code ....
858     }
859
860     return 0;
861   }
862
863 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
864 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
865 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
866 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
867 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
868 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
869 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
870 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
871 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
872 it returns null.
873
874 It is much preferred to format the code like this:
875
876 .. code-block:: c++
877
878   Value *doSomething(Instruction *I) {
879     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
880     if (isa<TerminatorInst>(I))
881       return 0;
882
883     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
884     // because goats like cheese.
885     if (!I->hasOneUse())
886       return 0;
887
888     // This is really just here for example.
889     if (!doOtherThing(I))
890       return 0;
891     
892     ... some long code ....
893   }
894
895 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
896 loops.  A silly example is something like this:
897
898 .. code-block:: c++
899
900   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
901     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
902       Value *LHS = BO->getOperand(0);
903       Value *RHS = BO->getOperand(1);
904       if (LHS != RHS) {
905         ...
906       }
907     }
908   }
909
910 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
911 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
912 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
913 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
914 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
915 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
916 It is strongly preferred to structure the loop like this:
917
918 .. code-block:: c++
919
920   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
921     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
922     if (!BO) continue;
923
924     Value *LHS = BO->getOperand(0);
925     Value *RHS = BO->getOperand(1);
926     if (LHS == RHS) continue;
927
928     ...
929   }
930
931 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
932 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
933 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
934 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
935 big understandability win.
936
937 Don't use ``else`` after a ``return``
938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
939
940 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
941 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
942 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
943 example, this is *bad*:
944
945 .. code-block:: c++
946
947   case 'J': {
948     if (Signed) {
949       Type = Context.getsigjmp_bufType();
950       if (Type.isNull()) {
951         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
952         return QualType();
953       } else {
954         break;
955       }
956     } else {
957       Type = Context.getjmp_bufType();
958       if (Type.isNull()) {
959         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
960         return QualType();
961       } else {
962         break;
963       }
964     }
965   }
966
967 It is better to write it like this:
968
969 .. code-block:: c++
970
971   case 'J':
972     if (Signed) {
973       Type = Context.getsigjmp_bufType();
974       if (Type.isNull()) {
975         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
976         return QualType();
977       }
978     } else {
979       Type = Context.getjmp_bufType();
980       if (Type.isNull()) {
981         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
982         return QualType();
983       }
984     }
985     break;
986
987 Or better yet (in this case) as:
988
989 .. code-block:: c++
990
991   case 'J':
992     if (Signed)
993       Type = Context.getsigjmp_bufType();
994     else
995       Type = Context.getjmp_bufType();
996     
997     if (Type.isNull()) {
998       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
999                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1000       return QualType();
1001     }
1002     break;
1003
1004 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1005 of when reading the code.
1006               
1007 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1009
1010 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1011 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1012 sort of thing is:
1013
1014 .. code-block:: c++
1015
1016   bool FoundFoo = false;
1017   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1018     if (BarList[I]->isFoo()) {
1019       FoundFoo = true;
1020       break;
1021     }
1022
1023   if (FoundFoo) {
1024     ...
1025   }
1026
1027 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1028 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1029 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1030 code to be structured like this:
1031
1032 .. code-block:: c++
1033
1034   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1035   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1036     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1037       if (List[I]->isFoo())
1038         return true;
1039     return false;
1040   }
1041   ...
1042
1043   if (containsFoo(BarList)) {
1044     ...
1045   }
1046
1047 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1048 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1049 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1050 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1051 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1052 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1053 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1054 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1055 locality.
1056
1057 The Low-Level Issues
1058 --------------------
1059
1060 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1062
1063 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1064 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1065 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1066 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1067 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1068 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1069
1070 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1071 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1072
1073 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1074   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1075
1076 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1077   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1078   ``Boats``).
1079   
1080 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1081   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1082   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1083
1084 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1085   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1086   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1087   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1088   (e.g. ``ValueKind``).
1089   
1090 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1091   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1092   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1093   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1094   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1095   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1096   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1097   instance:
1098
1099   .. code-block:: c++
1100
1101       enum {
1102         MaxSize = 42,
1103         Density = 12
1104       };
1105   
1106 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1107 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1108 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1109 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1110 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1111
1112 Here are some examples of good and bad names:
1113
1114 .. code-block:: c++
1115
1116   class VehicleMaker {
1117     ...
1118     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1119     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1120     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1121                                 // kind of factories.
1122   };
1123
1124   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1125     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1126     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1127     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1128     ...
1129   }
1130
1131 Assert Liberally
1132 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1133
1134 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1135 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1136 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1137 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1138 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1139
1140 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1141 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1142 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1143 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1144
1145 .. code-block:: c++
1146
1147   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1148     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1149     return Operands[I];
1150   }
1151
1152 Here are more examples:
1153
1154 .. code-block:: c++
1155
1156   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1157
1158   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1159
1160   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1161
1162   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1163
1164   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1165
1166 You get the idea.
1167
1168 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1169 reached.  These were typically of the form:
1170
1171 .. code-block:: c++
1172
1173   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1174
1175 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1176 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1177 assertions are compiled out.
1178
1179 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1180
1181 .. code-block:: c++
1182
1183   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1184
1185 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1186 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1187 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1188 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1189 to the "abort" implementation.
1190
1191 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1192 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1193
1194 .. code-block:: c++
1195
1196   unsigned Size = V.size();
1197   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1198
1199   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1200   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1201
1202 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1203 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1204 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1205 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1206 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1207 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1208 this:
1209
1210 .. code-block:: c++
1211
1212   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1213
1214   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1215   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1216
1217 Do Not Use ``using namespace std``
1218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1219
1220 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1221 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1222 std;``".
1223
1224 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1225 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1226 bad thing.
1227
1228 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1229 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1230 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1231 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1232 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1233 portability rule is important because different standard library implementations
1234 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1235 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1236 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1237
1238 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1239 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1240 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1241 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1242 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1243 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1244 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1245 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1246 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1247
1248 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1250
1251 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1252 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1253 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1254 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1255 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1256
1257 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1259
1260 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1261 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1262 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1263 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1264 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1265 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1266 supports the warning.
1267
1268 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1269 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1270 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1271 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1272 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1273 the switch.
1274
1275 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1277
1278 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1279 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1280 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1281 linker error because it wasn't implemented.
1282
1283 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1284 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1285 method will never be implemented. This enables other checks like
1286 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1287 methods.
1288
1289 For compatibility with MSVC, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used which
1290 will expand to ``= delete`` on compilers that support it. These methods should
1291 still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1292
1293 .. code-block:: c++
1294
1295   class DontCopy {
1296   private:
1297     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1298     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1299   public:
1300     ...
1301   };
1302
1303 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1305
1306 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1307 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1308 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1309 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1310 style:
1311
1312 .. code-block:: c++
1313
1314   BasicBlock *BB = ...
1315   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1316     ... use I ...
1317
1318 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1319 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1320 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1321 convenient way to do this is like so:
1322
1323 .. code-block:: c++
1324
1325   BasicBlock *BB = ...
1326   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1327     ... use I ...
1328
1329 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1330 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1331 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1332 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1333 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1334 did it intentionally.
1335
1336 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1337 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1338 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1339 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1340 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1341 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1342 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1343 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1344
1345 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1346 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1347 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1348 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1349 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1350 understand what it does.
1351
1352 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1353 prefer it.
1354
1355 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1357
1358 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1359 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1360 into every translation unit that includes it.
1361   
1362 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1363 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1364 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1365 ``std::ostream`` style APIs.
1366
1367 .. note::
1368
1369   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1370   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1371
1372 .. _raw_ostream:
1373
1374 Use ``raw_ostream``
1375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1376
1377 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1378 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1379 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1380 ``ostream``.
1381
1382 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1383 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1384 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1385 to ``raw_ostream`` instances.
1386
1387 Avoid ``std::endl``
1388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1389
1390 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1391 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1392 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1393
1394 .. code-block:: c++
1395
1396   std::cout << std::endl;
1397   std::cout << '\n' << std::flush;
1398
1399 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1400 it's better to use a literal ``'\n'``.
1401
1402 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1404
1405 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1406 put the ``inline`` keyword in this case.
1407
1408 Don't:
1409
1410 .. code-block:: c++
1411
1412   class Foo {
1413   public:
1414     inline void bar() {
1415       // ...
1416     }
1417   };
1418
1419 Do:
1420
1421 .. code-block:: c++
1422
1423   class Foo {
1424   public:
1425     void bar() {
1426       // ...
1427     }
1428   };
1429
1430 Microscopic Details
1431 -------------------
1432
1433 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1434 reasoning on why we prefer them.
1435
1436 Spaces Before Parentheses
1437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1438
1439 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1440 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1441 macros.  For example, this is good:
1442
1443 .. code-block:: c++
1444
1445   if (X) ...
1446   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1447   while (LLVMRocks) ...
1448
1449   somefunc(42);
1450   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1451   
1452   A = foo(42, 92) + bar(X);
1453
1454 and this is bad:
1455
1456 .. code-block:: c++
1457
1458   if(X) ...
1459   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1460   while(LLVMRocks) ...
1461
1462   somefunc (42);
1463   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1464   
1465   A = foo (42, 92) + bar (X);
1466
1467 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1468 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1469 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1470 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1471 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1472 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1473 misread the "``A``" example as:
1474
1475 .. code-block:: c++
1476
1477   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1478
1479 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1480 this misinterpretation.
1481
1482 Prefer Preincrement
1483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1484
1485 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1486 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1487 whenever possible.
1488
1489 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1490 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1491 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1492 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1493 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1494 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1495
1496
1497 Namespace Indentation
1498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1499
1500 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1501 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1502 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1503 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1504 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1505 being closed by a ``}``.  For example:
1506
1507 .. code-block:: c++
1508
1509   namespace llvm {
1510   namespace knowledge {
1511
1512   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1513   /// understanding of and contains the data associated with it.
1514   class Grokable {
1515   ...
1516   public:
1517     explicit Grokable() { ... }
1518     virtual ~Grokable() = 0;
1519   
1520     ...
1521
1522   };
1523
1524   } // end namespace knowledge
1525   } // end namespace llvm
1526
1527
1528 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1529 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1530 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1531 source files that are being closed half way through the file probably could use
1532 clarification.
1533
1534 .. _static:
1535
1536 Anonymous Namespaces
1537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1538
1539 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1540 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1541 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1542 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1543 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1544 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1545 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1546 classes private to a file.
1547
1548 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1549 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1550 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1551 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1552 chunk of the file.
1553
1554 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1555 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1556 good:
1557
1558 .. code-block:: c++
1559
1560   namespace {
1561   class StringSort {
1562   ...
1563   public:
1564     StringSort(...)
1565     bool operator<(const char *RHS) const;
1566   };
1567   } // end anonymous namespace
1568
1569   static void runHelper() { 
1570     ... 
1571   }
1572
1573   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1574     ...
1575   }
1576
1577 This is bad:
1578
1579 .. code-block:: c++
1580
1581   namespace {
1582
1583   class StringSort {
1584   ...
1585   public:
1586     StringSort(...)
1587     bool operator<(const char *RHS) const;
1588   };
1589
1590   void runHelper() { 
1591     ... 
1592   }
1593
1594   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1595     ...
1596   }
1597
1598   } // end anonymous namespace
1599
1600 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1601 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1602 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1603 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1604 namespace just because it was declared there.
1605
1606 See Also
1607 ========
1608
1609 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1610 Two particularly important books for our work are:
1611
1612 #. `Effective C++
1613    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1614    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1615    "Effective STL" by the same author.
1616
1617 #. `Large-Scale C++ Software Design
1618    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1619    by John Lakos
1620
1621 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1622 something.