Remove LLVM_HAS_VARIADIC_TEMPLATES and all the faux variadic workarounds guarded...
[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 2013, 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* lambdas with default arguments.
111
112 * ``decltype``: N2343_
113 * Nested closing right angle brackets: N1757_
114 * Extern templates: N1987_
115 * ``nullptr``: N2431_
116 * Strongly-typed and forward declarable enums: N2347_, N2764_
117 * Local and unnamed types as template arguments: N2657_
118 * Range-based for-loop: N2930_
119
120   * But ``{}`` are required around inner ``do {} while()`` loops.  As a result,
121     ``{}`` are required around function-like macros inside range-based for
122     loops.
123
124 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
125 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
126 * Variadic templates: N2242_
127
128 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
129 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
130 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
131 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
132 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
133 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
134 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
135 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
136 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
137 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
138 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
139 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
140 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
141 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
142 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
143 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
144 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
145 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
146 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
147 .. _N2242: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2242.pdf
148 .. _MSVC-compatible RTTI: http://llvm.org/PR18951
149
150 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
151 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
152 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
153 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
154 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
155 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
156 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
157 being aware of:
158
159 * Not all of the type traits are implemented
160 * No regular expression library.
161 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
162   missing. Fortunately, they are rarely needed.
163 * The locale support is incomplete.
164 * ``std::initializer_list`` (and the constructors and functions that take it as
165   an argument) are not always available, so you cannot (for example) initialize
166   a ``std::vector`` with a braced initializer list.
167 * ``std::equal()`` (and other algorithms) incorrectly assert in MSVC when given
168   ``nullptr`` as an iterator.
169
170 Other than these areas you should assume the standard library is available and
171 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
172 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
173 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
174 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
175 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
176 traits header to emulate it.
177
178 .. _the libstdc++ manual:
179   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
180
181 Other Languages
182 ---------------
183
184 Any code written in the Go programming language is not subject to the
185 formatting rules below. Instead, we adopt the formatting rules enforced by
186 the `gofmt`_ tool.
187
188 Go code should strive to be idiomatic. Two good sets of guidelines for what
189 this means are `Effective Go`_ and `Go Code Review Comments`_.
190
191 .. _gofmt:
192   https://golang.org/cmd/gofmt/
193
194 .. _Effective Go:
195   https://golang.org/doc/effective_go.html
196
197 .. _Go Code Review Comments:
198   https://code.google.com/p/go-wiki/wiki/CodeReviewComments
199
200 Mechanical Source Issues
201 ========================
202
203 Source Code Formatting
204 ----------------------
205
206 Commenting
207 ^^^^^^^^^^
208
209 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
210 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
211 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
212 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
213 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
214
215 .. _header file comment:
216
217 File Headers
218 """"""""""""
219
220 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
221 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
222 tree.  The standard header looks like this:
223
224 .. code-block:: c++
225
226   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
227   //
228   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
229   //
230   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
231   // License. See LICENSE.TXT for details.
232   //
233   //===----------------------------------------------------------------------===//
234   ///
235   /// \file
236   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
237   /// the base class for all of the VM instructions.
238   ///
239   //===----------------------------------------------------------------------===//
240
241 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
242 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
243 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
244
245 .. note::
246
247     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
248     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
249     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
250     pages.
251
252 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
253 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
254 code can be distributed under and should not be modified in any way.
255
256 The main body is a ``doxygen`` comment (identified by the ``///`` comment
257 marker instead of the usual ``//``) describing the purpose of the file.  It
258 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
259 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
260 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
261 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
262 *gotchas* in the code to watch out for.
263
264 Class overviews
265 """""""""""""""
266
267 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
268 class definition should have a comment block that explains what the class is
269 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
270 ``doxygen`` comment block.
271
272 Method information
273 """"""""""""""""""
274
275 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
276 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
277 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
278 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
279 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
280
281 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
282 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
283
284 Comment Formatting
285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
286
287 In general, prefer C++ style comments (``//`` for normal comments, ``///`` for
288 ``doxygen`` documentation comments).  They take less space, require
289 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
290 useful to use C style (``/* */``) comments however:
291
292 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
293    comments.
294
295 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
296
297 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
298    comments.
299
300 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
301 properly and are better behaved in general than C style comments.
302
303 Doxygen Use in Documentation Comments
304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
305
306 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
307 comment.
308
309 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
310 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
311 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
312 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
313
314 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
315 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
316 contains documentation for the parameter.
317
318 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
319
320 To document a function parameter, start a new paragraph with the
321 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
322 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
323 respectively.
324
325 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
326 command.
327
328 A minimal documentation comment:
329
330 .. code-block:: c++
331
332   /// \brief Does foo and bar.
333   void fooBar(bool Baz);
334
335 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
336
337 .. code-block:: c++
338
339   /// \brief Does foo and bar.
340   ///
341   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
342   ///
343   /// Typical usage:
344   /// \code
345   ///   fooBar(false, "quux", Res);
346   /// \endcode
347   ///
348   /// \param Quux kind of foo to do.
349   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
350   ///
351   /// \returns true on success.
352   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
353
354 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
355 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
356 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
357 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
358 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
359 as needed.
360
361 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
362 For humans it is obvious which function or class is being documented;
363 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
364 to the correct declaration.
365
366 Wrong:
367
368 .. code-block:: c++
369
370   // In Something.h:
371
372   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
373   class Something {
374   public:
375     /// fooBar - Does foo and bar.
376     void fooBar();
377   };
378
379   // In Something.cpp:
380
381   /// fooBar - Does foo and bar.
382   void Something::fooBar() { ... }
383
384 Correct:
385
386 .. code-block:: c++
387
388   // In Something.h:
389
390   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
391   class Something {
392   public:
393     /// \brief Does foo and bar.
394     void fooBar();
395   };
396
397   // In Something.cpp:
398
399   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
400   void Something::fooBar() { ... }
401
402 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
403 be a good idea to do so.
404
405 Consider:
406
407 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
408   related functions or types;
409
410 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
411   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
412
413 * using member groups and additional comments attached to member
414   groups to organize within a class.
415
416 For example:
417
418 .. code-block:: c++
419
420   class Something {
421     /// \name Functions that do Foo.
422     /// @{
423     void fooBar();
424     void fooBaz();
425     /// @}
426     ...
427   };
428
429 ``#include`` Style
430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
431
432 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
433 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
434 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
435
436 .. _Main Module Header:
437 .. _Local/Private Headers:
438
439 #. Main Module Header
440 #. Local/Private Headers
441 #. ``llvm/...``
442 #. System ``#include``\s
443
444 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
445
446 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
447 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
448 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
449 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
450 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
451 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
452 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
453
454 .. _fit into 80 columns:
455
456 Source Code Width
457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
458
459 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
460 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
461 it.
462
463 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
464 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
465 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
466 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
467 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
468 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
469 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
470 for it (vs something else, like 90 columns).
471
472 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
473 debate.
474
475 Use Spaces Instead of Tabs
476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
477
478 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
479 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
480 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
481 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
482 unreadable, and it is not worth dealing with.
483
484 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
485 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
486 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
487 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
488 incredible diffs that are absolutely worthless.
489
490 Indent Code Consistently
491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
492
493 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
494 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
495 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
496 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
497 and tool-friendly formatting and indentation.
498
499 Format Lambdas Like Blocks Of Code
500 """"""""""""""""""""""""""""""""""
501
502 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
503 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
504 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
505 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
506 by the preceding part of the statement:
507
508 .. code-block:: c++
509
510   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
511     if (a.blah < b.blah)
512       return true;
513     if (a.baz < b.baz)
514       return true;
515     return a.bam < b.bam;
516   });
517
518 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
519 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
520 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
521
522 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
523 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
524 the indent of the ``[]``:
525
526 .. code-block:: c++
527
528   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
529              [] (PHINode *PN) {
530                // process phis...
531              },
532              [] (SelectInst *SI) {
533                // process selects...
534              },
535              [] (LoadInst *LI) {
536                // process loads...
537              },
538              [] (AllocaInst *AI) {
539                // process allocas...
540              });
541
542 Braced Initializer Lists
543 """"""""""""""""""""""""
544
545 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
546 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
547 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
548 nested within each other and within function calls in order to build up
549 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
550 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
551 *not* performing initialization.
552
553 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
554 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
555 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
556 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
557 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
558 understood for formatting nested function calls. Examples:
559
560 .. code-block:: c++
561
562   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
563
564   llvm::Constant *Mask[] = {
565       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
566       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
567       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
568
569 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
570 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
571
572 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
573
574 Language and Compiler Issues
575 ----------------------------
576
577 Treat Compiler Warnings Like Errors
578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
579
580 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
581 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
582 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
583 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
584
585 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
586 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
587 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
588 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
589 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
590 I write code like this:
591
592 .. code-block:: c++
593
594   if (V = getValue()) {
595     ...
596   }
597
598 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
599 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
600 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
601 this:
602
603 .. code-block:: c++
604
605   if ((V = getValue())) {
606     ...
607   }
608
609 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
610 massaging the code appropriately.
611
612 Write Portable Code
613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
614
615 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
616 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
617 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
618
619 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
620 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
621 features are used, they should only be an implementation detail of a library
622 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
623
624 Do not use RTTI or Exceptions
625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
626
627 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
628 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
629 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
630 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
631 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
632 code.
633
634 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
635 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
636 This form of RTTI is opt-in and can be
637 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
638 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
639
640 .. _static constructor:
641
642 Do not use Static Constructors
643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
644
645 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
646 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
647 removed wherever possible.  Besides `well known problems
648 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
649 initialization is undefined between globals in different source files, the
650 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
651 LLVM as a library linked into a larger application.
652   
653 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
654 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
655 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
656 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
657 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
658 application.  There are two problems with this:
659
660 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
661   --- a critical time for GUI apps, among others.
662   
663 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
664   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
665   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
666   pressure on the VM system on low-memory machines.
667
668 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
669 target or other library into an application, but static constructors violate
670 this goal.
671   
672 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
673 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
674 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
675 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
676
677 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
679
680 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
681 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
682 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
683 members public by default.
684
685 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
686 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
687 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
688
689 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
690   the same keyword.  For example:
691
692 .. code-block:: c++
693
694   class Foo;
695
696   // Breaks mangling in MSVC.
697   struct Foo { int Data; };
698
699 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
700   members are declared public.
701
702 .. code-block:: c++
703
704   // Foo feels like a class... this is strange.
705   struct Foo {
706   private:
707     int Data;
708   public:
709     Foo() : Data(0) { }
710     int getData() const { return Data; }
711     void setData(int D) { Data = D; }
712   };
713
714   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
715   struct Bar {
716     int Data;
717     Foo() : Data(0) { }
718   };
719
720 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
722
723 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
724 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
725 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
726 *particular* constructor. Those should look like function calls using
727 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
728 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
729 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
730 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
731 something notionally equivalent. Examples:
732
733 .. code-block:: c++
734
735   class Foo {
736   public:
737     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
738     Foo(std::string filename);
739
740     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
741     Foo(int N);
742
743     // ...
744   };
745
746   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
747   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
748
749   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
750   bar_map.insert({my_key, my_value});
751
752 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
753
754 .. code-block:: c++
755
756   int data[] = {0, 1, 2, 3};
757
758 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
760
761 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
762 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
763 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
764 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
765 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
766 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
767 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
768
769 Beware unnecessary copies with ``auto``
770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
771
772 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
773 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
774 expensive.
775
776 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
777 ``auto *`` when copying pointers.
778
779 .. code-block:: c++
780
781   // Typically there's no reason to copy.
782   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
783   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
784
785   // Remove the reference if you really want a new copy.
786   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
787
788   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
789   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
790   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
791
792 Style Issues
793 ============
794
795 The High-Level Issues
796 ---------------------
797
798 A Public Header File **is** a Module
799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
800
801 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
802 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
803 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
804 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
805 defining a module of functionality.
806
807 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
808 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
809 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
810 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
811 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
812 together.
813
814 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
815 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
816 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
817 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
818 headers should be included after user headers for a translation unit.
819
820 .. _minimal list of #includes:
821
822 ``#include`` as Little as Possible
823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
824
825 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
826 especially in header files.
827
828 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
829 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
830 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
831 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
832 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
833 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
834 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
835 compilation.
836
837 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
838 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
839 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
840 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
841 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
842 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
843 you'll find out about later.
844
845 Keep "Internal" Headers Private
846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
847
848 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
849 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
850 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
851 module header file.  Don't do this!
852
853 If you really need to do something like this, put a private header file in the
854 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
855 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
856
857 .. note::
858
859     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
860     make them private (or protected) and all is well.
861
862 .. _early exits:
863
864 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
866
867 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
868 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
869 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
870 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
871 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
872 exit from a function, consider this "bad" code:
873
874 .. code-block:: c++
875
876   Value *doSomething(Instruction *I) {
877     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
878         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
879       ... some long code ....
880     }
881
882     return 0;
883   }
884
885 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
886 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
887 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
888 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
889 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
890 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
891 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
892 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
893 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
894 it returns null.
895
896 It is much preferred to format the code like this:
897
898 .. code-block:: c++
899
900   Value *doSomething(Instruction *I) {
901     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
902     if (isa<TerminatorInst>(I))
903       return 0;
904
905     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
906     // because goats like cheese.
907     if (!I->hasOneUse())
908       return 0;
909
910     // This is really just here for example.
911     if (!doOtherThing(I))
912       return 0;
913     
914     ... some long code ....
915   }
916
917 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
918 loops.  A silly example is something like this:
919
920 .. code-block:: c++
921
922   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
923     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
924       Value *LHS = BO->getOperand(0);
925       Value *RHS = BO->getOperand(1);
926       if (LHS != RHS) {
927         ...
928       }
929     }
930   }
931
932 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
933 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
934 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
935 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
936 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
937 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
938 It is strongly preferred to structure the loop like this:
939
940 .. code-block:: c++
941
942   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
943     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
944     if (!BO) continue;
945
946     Value *LHS = BO->getOperand(0);
947     Value *RHS = BO->getOperand(1);
948     if (LHS == RHS) continue;
949
950     ...
951   }
952
953 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
954 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
955 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
956 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
957 big understandability win.
958
959 Don't use ``else`` after a ``return``
960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
961
962 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
963 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
964 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
965 example, this is *bad*:
966
967 .. code-block:: c++
968
969   case 'J': {
970     if (Signed) {
971       Type = Context.getsigjmp_bufType();
972       if (Type.isNull()) {
973         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
974         return QualType();
975       } else {
976         break;
977       }
978     } else {
979       Type = Context.getjmp_bufType();
980       if (Type.isNull()) {
981         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
982         return QualType();
983       } else {
984         break;
985       }
986     }
987   }
988
989 It is better to write it like this:
990
991 .. code-block:: c++
992
993   case 'J':
994     if (Signed) {
995       Type = Context.getsigjmp_bufType();
996       if (Type.isNull()) {
997         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
998         return QualType();
999       }
1000     } else {
1001       Type = Context.getjmp_bufType();
1002       if (Type.isNull()) {
1003         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1004         return QualType();
1005       }
1006     }
1007     break;
1008
1009 Or better yet (in this case) as:
1010
1011 .. code-block:: c++
1012
1013   case 'J':
1014     if (Signed)
1015       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1016     else
1017       Type = Context.getjmp_bufType();
1018     
1019     if (Type.isNull()) {
1020       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
1021                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1022       return QualType();
1023     }
1024     break;
1025
1026 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1027 of when reading the code.
1028               
1029 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1031
1032 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1033 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1034 sort of thing is:
1035
1036 .. code-block:: c++
1037
1038   bool FoundFoo = false;
1039   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1040     if (BarList[I]->isFoo()) {
1041       FoundFoo = true;
1042       break;
1043     }
1044
1045   if (FoundFoo) {
1046     ...
1047   }
1048
1049 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1050 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1051 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1052 code to be structured like this:
1053
1054 .. code-block:: c++
1055
1056   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1057   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1058     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1059       if (List[I]->isFoo())
1060         return true;
1061     return false;
1062   }
1063   ...
1064
1065   if (containsFoo(BarList)) {
1066     ...
1067   }
1068
1069 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1070 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1071 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1072 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1073 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1074 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1075 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1076 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1077 locality.
1078
1079 The Low-Level Issues
1080 --------------------
1081
1082 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1084
1085 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1086 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1087 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1088 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1089 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1090 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1091
1092 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1093 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1094
1095 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1096   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1097
1098 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1099   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1100   ``Boats``).
1101   
1102 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1103   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1104   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1105
1106 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1107   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1108   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1109   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1110   (e.g. ``ValueKind``).
1111   
1112 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1113   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1114   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1115   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1116   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1117   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1118   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1119   instance:
1120
1121   .. code-block:: c++
1122
1123       enum {
1124         MaxSize = 42,
1125         Density = 12
1126       };
1127   
1128 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1129 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1130 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1131 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1132 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1133
1134 Here are some examples of good and bad names:
1135
1136 .. code-block:: c++
1137
1138   class VehicleMaker {
1139     ...
1140     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1141     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1142     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1143                                 // kind of factories.
1144   };
1145
1146   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1147     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1148     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1149     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1150     ...
1151   }
1152
1153 Assert Liberally
1154 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1155
1156 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1157 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1158 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1159 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1160 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1161
1162 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1163 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1164 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1165 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1166
1167 .. code-block:: c++
1168
1169   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1170     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1171     return Operands[I];
1172   }
1173
1174 Here are more examples:
1175
1176 .. code-block:: c++
1177
1178   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1179
1180   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1181
1182   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1183
1184   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1185
1186   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1187
1188 You get the idea.
1189
1190 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1191 reached.  These were typically of the form:
1192
1193 .. code-block:: c++
1194
1195   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1196
1197 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1198 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1199 assertions are compiled out.
1200
1201 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1202
1203 .. code-block:: c++
1204
1205   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1206
1207 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1208 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1209 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1210 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1211 to the "abort" implementation.
1212
1213 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1214 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1215
1216 .. code-block:: c++
1217
1218   unsigned Size = V.size();
1219   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1220
1221   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1222   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1223
1224 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1225 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1226 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1227 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1228 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1229 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1230 this:
1231
1232 .. code-block:: c++
1233
1234   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1235
1236   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1237   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1238
1239 Do Not Use ``using namespace std``
1240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1241
1242 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1243 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1244 std;``".
1245
1246 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1247 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1248 bad thing.
1249
1250 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1251 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1252 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1253 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1254 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1255 portability rule is important because different standard library implementations
1256 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1257 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1258 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1259
1260 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1261 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1262 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1263 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1264 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1265 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1266 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1267 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1268 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1269
1270 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1272
1273 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1274 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1275 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1276 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1277 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1278
1279 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1281
1282 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1283 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1284 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1285 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1286 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1287 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1288 supports the warning.
1289
1290 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1291 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1292 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1293 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1294 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1295 the switch.
1296
1297 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1299
1300 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1301 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1302 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1303 linker error because it wasn't implemented.
1304
1305 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1306 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1307 method will never be implemented. This enables other checks like
1308 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1309 methods.
1310
1311 For compatibility with MSVC, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used which
1312 will expand to ``= delete`` on compilers that support it. These methods should
1313 still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1314
1315 .. code-block:: c++
1316
1317   class DontCopy {
1318   private:
1319     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1320     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1321   public:
1322     ...
1323   };
1324
1325 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1327
1328 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1329 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1330 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1331 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1332 style:
1333
1334 .. code-block:: c++
1335
1336   BasicBlock *BB = ...
1337   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1338     ... use I ...
1339
1340 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1341 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1342 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1343 convenient way to do this is like so:
1344
1345 .. code-block:: c++
1346
1347   BasicBlock *BB = ...
1348   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1349     ... use I ...
1350
1351 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1352 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1353 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1354 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1355 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1356 did it intentionally.
1357
1358 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1359 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1360 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1361 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1362 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1363 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1364 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1365 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1366
1367 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1368 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1369 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1370 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1371 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1372 understand what it does.
1373
1374 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1375 prefer it.
1376
1377 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1379
1380 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1381 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1382 into every translation unit that includes it.
1383   
1384 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1385 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1386 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1387 ``std::ostream`` style APIs.
1388
1389 .. note::
1390
1391   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1392   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1393
1394 .. _raw_ostream:
1395
1396 Use ``raw_ostream``
1397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1398
1399 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1400 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1401 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1402 ``ostream``.
1403
1404 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1405 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1406 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1407 to ``raw_ostream`` instances.
1408
1409 Avoid ``std::endl``
1410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1411
1412 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1413 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1414 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1415
1416 .. code-block:: c++
1417
1418   std::cout << std::endl;
1419   std::cout << '\n' << std::flush;
1420
1421 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1422 it's better to use a literal ``'\n'``.
1423
1424 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1426
1427 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1428 put the ``inline`` keyword in this case.
1429
1430 Don't:
1431
1432 .. code-block:: c++
1433
1434   class Foo {
1435   public:
1436     inline void bar() {
1437       // ...
1438     }
1439   };
1440
1441 Do:
1442
1443 .. code-block:: c++
1444
1445   class Foo {
1446   public:
1447     void bar() {
1448       // ...
1449     }
1450   };
1451
1452 Microscopic Details
1453 -------------------
1454
1455 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1456 reasoning on why we prefer them.
1457
1458 Spaces Before Parentheses
1459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1460
1461 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1462 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1463 macros.  For example, this is good:
1464
1465 .. code-block:: c++
1466
1467   if (X) ...
1468   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1469   while (LLVMRocks) ...
1470
1471   somefunc(42);
1472   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1473   
1474   A = foo(42, 92) + bar(X);
1475
1476 and this is bad:
1477
1478 .. code-block:: c++
1479
1480   if(X) ...
1481   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1482   while(LLVMRocks) ...
1483
1484   somefunc (42);
1485   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1486   
1487   A = foo (42, 92) + bar (X);
1488
1489 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1490 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1491 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1492 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1493 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1494 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1495 misread the "``A``" example as:
1496
1497 .. code-block:: c++
1498
1499   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1500
1501 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1502 this misinterpretation.
1503
1504 Prefer Preincrement
1505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1506
1507 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1508 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1509 whenever possible.
1510
1511 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1512 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1513 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1514 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1515 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1516 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1517
1518
1519 Namespace Indentation
1520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1521
1522 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1523 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1524 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1525 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1526 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1527 being closed by a ``}``.  For example:
1528
1529 .. code-block:: c++
1530
1531   namespace llvm {
1532   namespace knowledge {
1533
1534   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1535   /// understanding of and contains the data associated with it.
1536   class Grokable {
1537   ...
1538   public:
1539     explicit Grokable() { ... }
1540     virtual ~Grokable() = 0;
1541   
1542     ...
1543
1544   };
1545
1546   } // end namespace knowledge
1547   } // end namespace llvm
1548
1549
1550 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1551 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1552 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1553 source files that are being closed half way through the file probably could use
1554 clarification.
1555
1556 .. _static:
1557
1558 Anonymous Namespaces
1559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1560
1561 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1562 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1563 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1564 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1565 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1566 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1567 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1568 classes private to a file.
1569
1570 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1571 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1572 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1573 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1574 chunk of the file.
1575
1576 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1577 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1578 good:
1579
1580 .. code-block:: c++
1581
1582   namespace {
1583   class StringSort {
1584   ...
1585   public:
1586     StringSort(...)
1587     bool operator<(const char *RHS) const;
1588   };
1589   } // end anonymous namespace
1590
1591   static void runHelper() { 
1592     ... 
1593   }
1594
1595   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1596     ...
1597   }
1598
1599 This is bad:
1600
1601 .. code-block:: c++
1602
1603   namespace {
1604
1605   class StringSort {
1606   ...
1607   public:
1608     StringSort(...)
1609     bool operator<(const char *RHS) const;
1610   };
1611
1612   void runHelper() { 
1613     ... 
1614   }
1615
1616   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1617     ...
1618   }
1619
1620   } // end anonymous namespace
1621
1622 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1623 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1624 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1625 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1626 namespace just because it was declared there.
1627
1628 See Also
1629 ========
1630
1631 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1632 Two particularly important books for our work are:
1633
1634 #. `Effective C++
1635    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1636    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1637    "Effective STL" by the same author.
1638
1639 #. `Large-Scale C++ Software Design
1640    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1641    by John Lakos
1642
1643 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1644 something.