Add a blurb about the use of class vs. struct keyword in class decls.
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.html
1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN"
2                       "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
3 <html>
4 <head>
5   <link rel="stylesheet" href="llvm.css" type="text/css">
6   <title>A Few Coding Standards</title>
7 </head>
8 <body>
9
10 <div class="doc_title">
11   A Few Coding Standards
12 </div>
13
14 <ol>
15   <li><a href="#introduction">Introduction</a></li>
16   <li><a href="#mechanicalissues">Mechanical Source Issues</a>
17     <ol>
18       <li><a href="#sourceformating">Source Code Formatting</a>
19         <ol>
20           <li><a href="#scf_commenting">Commenting</a></li>
21           <li><a href="#scf_commentformat">Comment Formatting</a></li>
22           <li><a href="#scf_includes">#include Style</a></li>
23           <li><a href="#scf_codewidth">Source Code Width</a></li>
24           <li><a href="#scf_spacestabs">Use Spaces Instead of Tabs</a></li>
25           <li><a href="#scf_indentation">Indent Code Consistently</a></li>
26         </ol></li>
27       <li><a href="#compilerissues">Compiler Issues</a>
28         <ol>
29           <li><a href="#ci_warningerrors">Treat Compiler Warnings Like
30               Errors</a></li>
31           <li><a href="#ci_portable_code">Write Portable Code</a></li>
32           <li><a href="#ci_class_struct">Use of class/struct Keywords</a></li>
33         </ol></li>
34     </ol></li>
35   <li><a href="#styleissues">Style Issues</a>
36     <ol>
37       <li><a href="#macro">The High Level Issues</a>
38         <ol>
39           <li><a href="#hl_module">A Public Header File <b>is</b> a
40               Module</a></li>
41           <li><a href="#hl_dontinclude">#include as Little as Possible</a></li>
42           <li><a href="#hl_privateheaders">Keep "internal" Headers
43               Private</a></li>
44         </ol></li>
45       <li><a href="#micro">The Low Level Issues</a>
46         <ol>
47           <li><a href="#hl_assert">Assert Liberally</a></li>
48           <li><a href="#hl_preincrement">Prefer Preincrement</a></li>
49           <li><a href="#hl_avoidendl">Avoid std::endl</a></li>
50           <li><a href="#hl_exploitcpp">Exploit C++ to its Fullest</a></li>
51         </ol></li>
52     </ol></li>
53   <li><a href="#seealso">See Also</a></li>
54 </ol>
55
56 <div class="doc_author">
57   <p>Written by <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a></p>
58 </div>
59
60
61 <!-- *********************************************************************** -->
62 <div class="doc_section">
63   <a name="introduction">Introduction</a>
64 </div>
65 <!-- *********************************************************************** -->
66
67 <div class="doc_text">
68
69 <p>This document attempts to describe a few coding standards that are being used
70 in the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
71 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards can be
72 useful.</p>
73
74 <p>This document intentionally does not prescribe fixed standards for religious
75 issues such as brace placement and space usage.  For issues like this, follow
76 the golden rule:</p>
77
78 <blockquote>
79
80 <p><b><a name="goldenrule">If you are adding a significant body of source to a
81 project, feel free to use whatever style you are most comfortable with.  If you
82 are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code, use the style
83 that is already being used so that the source is uniform and easy to
84 follow.</a></b></p>
85
86 </blockquote>
87
88 <p>The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
89 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
90 be included, please mail them to <a
91 href="mailto:sabre@nondot.org">Chris</a>.</p>
92
93 </div>
94
95 <!-- *********************************************************************** -->
96 <div class="doc_section">
97   <a name="mechanicalissues">Mechanical Source Issues</a>
98 </div>
99 <!-- *********************************************************************** -->
100
101 <!-- ======================================================================= -->
102 <div class="doc_subsection">
103   <a name="sourceformating">Source Code Formatting</a>
104 </div>
105
106 <!-- _______________________________________________________________________ -->
107 <div class="doc_subsubsection">
108   <a name="scf_commenting">Commenting</a>
109 </div>
110
111 <div class="doc_text">
112
113 <p>Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
114 knows they should comment, so should you.  :)  Although we all should probably
115 comment our code more than we do, there are a few very critical places that
116 documentation is very useful:</p>
117
118 <b>File Headers</b>
119
120 <p>Every source file should have a header on it that
121 describes the basic purpose of the file.  If a file does not have a header, it
122 should not be checked into CVS.  Most source trees will probably have a standard
123 file header format.  The standard format for the LLVM source tree looks like
124 this:</p>
125
126 <div class="doc_code">
127 <pre>
128 //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
129 // 
130 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
131 //
132 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
133 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
134 // 
135 //===----------------------------------------------------------------------===//
136 //
137 // This file contains the declaration of the Instruction class, which is the
138 // base class for all of the VM instructions.
139 //
140 //===----------------------------------------------------------------------===//
141 </pre>
142 </div>
143
144 <p>A few things to note about this particular format:  The "<tt>-*- C++
145 -*-</tt>" string on the first line is there to tell Emacs that the source file
146 is a C++ file, not a C file (Emacs assumes .h files are C files by default).
147 Note that this tag is not necessary in .cpp files.  The name of the file is also
148 on the first line, along with a very short description of the purpose of the
149 file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
150 pages.</p>
151
152 <p>The next section in the file is a concise note that defines the license that
153 the file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
154 code can be distributed under.</p>
155
156 <p>The main body of the description does not have to be very long in most cases.
157 Here it's only two lines.  If an algorithm is being implemented or something
158 tricky is going on, a reference to the paper where it is published should be
159 included, as well as any notes or "gotchas" in the code to watch out for.</p>
160
161 <b>Class overviews</b>
162
163 <p>Classes are one fundemental part of a good object oriented design.  As such,
164 a class definition should have a comment block that explains what the class is
165 used for... if it's not obvious.  If it's so completely obvious your grandma
166 could figure it out, it's probably safe to leave it out.  Naming classes
167 something sane goes a long ways towards avoiding writing documentation. :)</p>
168
169
170 <b>Method information</b>
171
172 <p>Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
173 documented properly.  A quick note about what it does any a description of the
174 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
175 particularly tricky or insideous is going on).  The hope is that people can
176 figure out how to use your interfaces without reading the code itself... that is
177 the goal metric.</p>
178
179 <p>Good things to talk about here are what happens when something unexpected
180 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?</p>
181
182 </div>
183
184 <!-- _______________________________________________________________________ -->
185 <div class="doc_subsubsection">
186   <a name="scf_commentformat">Comment Formatting</a>
187 </div>
188
189 <div class="doc_text">
190
191 <p>In general, prefer C++ style (<tt>//</tt>) comments.  They take less space,
192 require less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases
193 when it is useful to use C style (<tt>/* */</tt>) comments however:</p>
194
195 <ol>
196   <li>When writing a C code: Obviously if you are writing C code, use C style
197       comments.  :)</li>
198   <li>When writing a header file that may be #included by a C source file.</li>
199   <li>When writing a source file that is used by a tool that only accepts C
200       style comments.</li>
201 </ol>
202
203 <p>To comment out a large block of code, use <tt>#if 0</tt> and <tt>#endif</tt>.
204 These nest properly and are better behaved in general than C style comments.</p>
205
206 </div>
207
208 <!-- _______________________________________________________________________ -->
209 <div class="doc_subsubsection">
210   <a name="scf_includes">#include Style</a>
211 </div>
212
213 <div class="doc_text">
214
215 <p>Immediately after the <a href="#scf_commenting">header file comment</a> (and
216 include guards if working on a header file), the <a
217 href="#hl_dontinclude">minimal</a> list of <tt>#include</tt>s required by the
218 file should be listed.  We prefer these <tt>#include</tt>s to be listed in this
219 order:</p>
220
221 <ol>
222   <li><a href="#mmheader">Main Module header</a></li>
223   <li><a href="#hl_privateheaders">Local/Private Headers</a></li>
224   <li><tt>llvm/*</tt></li>
225   <li><tt>llvm/Analysis/*</tt></li>
226   <li><tt>llvm/Assembly/*</tt></li>
227   <li><tt>llvm/Bytecode/*</tt></li>
228   <li><tt>llvm/CodeGen/*</tt></li>
229   <li>...</li>
230   <li><tt>Support/*</tt></li>
231   <li><tt>Config/*</tt></li>
232   <li>System <tt>#includes</tt></li>
233 </ol>
234
235 <p>... and each catagory should be sorted by name.</p>
236
237 <p><a name="mmheader">The "Main Module Header"</a> file applies to .cpp file
238 which implement an interface defined by a .h file.  This #include should always
239 be included <b>first</b> regardless of where it lives on the file system.  By
240 including a header file first in the .cpp files that implement the interfaces,
241 we ensure that the header does not have any hidden dependencies which are not
242 explicitly #included in the header, but should be.  It is also a form of
243 documentation in the .cpp file to indicate where the interfaces it implements
244 are defined.</p>
245
246 </div>
247
248 <!-- _______________________________________________________________________ -->
249 <div class="doc_subsubsection">
250   <a name="scf_codewidth">Source Code Width</a>
251 </div>
252
253 <div class="doc_text">
254
255 <p>Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
256 like to print out code and look at your code in an xterm without resizing
257 it.</p>
258
259 </div>
260
261 <!-- _______________________________________________________________________ -->
262 <div class="doc_subsubsection">
263   <a name="scf_spacestabs">Use Spaces Instead of Tabs</a>
264 </div>
265
266 <div class="doc_text">
267
268 <p>In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
269 prefered indentation levels, and different styles of indentation that they
270 like... this is fine.  What isn't is that different editors/viewers expand tabs
271 out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
272 unreadable, and it is not worth dealing with.</p>
273
274 <p>As always, follow the <a href="#goldenrule">Golden Rule</a> above: follow the
275 style of existing code if your are modifying and extending it.  If you like four
276 spaces of indentation, <b>DO NOT</b> do that in the middle of a chunk of code
277 with two spaces of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it
278 makes for incredible diffs that are absolutely worthless.</p>
279
280 </div>
281
282 <!-- _______________________________________________________________________ -->
283 <div class="doc_subsubsection">
284   <a name="scf_indentation">Indent Code Consistently</a>
285 </div>
286
287 <div class="doc_text">
288
289 <p>Okay, your first year of programming you were told that indentation is
290 important.  If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
291 Just do it.</p>
292
293 </div>
294
295
296 <!-- ======================================================================= -->
297 <div class="doc_subsection">
298   <a name="compilerissues">Compiler Issues</a>
299 </div>
300
301
302 <!-- _______________________________________________________________________ -->
303 <div class="doc_subsubsection">
304   <a name="ci_warningerrors">Treat Compiler Warnings Like Errors</a>
305 </div>
306
307 <div class="doc_text">
308
309 <p>If your code has compiler warnings in it, something is wrong: you aren't
310 casting values correctly, your have "questionable" constructs in your code, or
311 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
312 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit
313 difficult.</p>
314
315 <p>It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
316 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like <tt>gcc</tt>) that provides
317 a good thorough set of warnings, and stick to them.  At least in the case of
318 <tt>gcc</tt>, it is possible to work around any spurious errors by changing the
319 syntax of the code slightly.  For example, an warning that annoys me occurs when
320 I write code like this:</p>
321
322 <div class="doc_code">
323 <pre>
324 if (V = getValue()) {
325   ...
326 }
327 </pre>
328 </div>
329
330 <p><tt>gcc</tt> will warn me that I probably want to use the <tt>==</tt>
331 operator, and that I probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I
332 really don't want the spurious errors.  To fix this particular problem, I
333 rewrite the code like this:</p>
334
335 <div class="doc_code">
336 <pre>
337 if ((V = getValue())) {
338   ...
339 }
340 </pre>
341 </div>
342
343 <p>...which shuts <tt>gcc</tt> up.  Any <tt>gcc</tt> warning that annoys you can
344 be fixed by massaging the code appropriately.</p>
345
346 <p>These are the <tt>gcc</tt> warnings that I prefer to enable: <tt>-Wall
347 -Winline -W -Wwrite-strings -Wno-unused</tt></p>
348
349 </div>
350
351 <!-- _______________________________________________________________________ -->
352 <div class="doc_subsubsection">
353   <a name="ci_portable_code">Write Portable Code</a>
354 </div>
355
356 <div class="doc_text">
357
358 <p>In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
359 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
360 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.</p>
361
362 <p>In practice, this means that you shouldn't assume much about the host
363 compiler, including its support for "high tech" features like partial
364 specialization of templates.  In fact, Visual C++ 6 could be an important target
365 for our work in the future, and we don't want to have to rewrite all of our code
366 to support it.</p>
367
368 </div>
369
370 <!-- _______________________________________________________________________ -->
371 <div class="doc_subsubsection">
372 <a name="ci_class_struct">Use of <tt>class</tt> and <tt>struct</tt> Keywords</a>
373 </div>
374 <div class="doc_text">
375   <p>In C++ the <tt>class</tt> and <tt>struct</tt> keywoards can be used almost
376   interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
377   <tt>class</tt> makes all members private by default while <tt>struct</tt>
378   makes all members public by defaut.<p>
379   <p>Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
380   different symbols based on whether <tt>class</tt> or <tt>struct</tt> was used
381   to declare the symbol. This can lead to problems at link time.</p>
382   <p>So, the rule for LLVM is this: "always use the <tt>class</tt> keyword, 
383   unless <b>all</b> members are public in which case <tt>struct</tt> is
384   allowed.</p>
385 </div>
386
387 <!-- *********************************************************************** -->
388 <div class="doc_section">
389   <a name="styleissues">Style Issues</a>
390 </div>
391 <!-- *********************************************************************** -->
392
393
394 <!-- ======================================================================= -->
395 <div class="doc_subsection">
396   <a name="macro">The High Level Issues</a>
397 </div>
398
399
400 <!-- _______________________________________________________________________ -->
401 <div class="doc_subsubsection">
402   <a name="hl_module">A Public Header File <b>is</b> a Module</a>
403 </div>
404
405 <div class="doc_text">
406
407 <p>C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
408 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
409 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
410 source tree, they live in the top level "include" directory), you are defining a
411 module of functionality.</p>
412
413 <p>Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
414 header files should only include the absolute minimum number of headers
415 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: <a
416 href="http://www.cuj.com/articles/2000/0002/0002c/0002c.htm">it's a collection
417 of these</a> that defines an interface.  This interface may be several
418 functions, classes or data structures, but the important issue is how they work
419 together.</p>
420
421 <p>In general, a module should be implemented with one or more <tt>.cpp</tt>
422 files.  Each of these <tt>.cpp</tt> files should include the header that defines
423 their interface first.  This ensure that all of the dependences of the module
424 header have been properly added to the module header itself, and are not
425 implicit.  System headers should be included after user headers for a
426 translation unit.</p>
427
428 </div>
429
430 <!-- _______________________________________________________________________ -->
431 <div class="doc_subsubsection">
432   <a name="hl_dontinclude">#include as Little as Possible</a>
433 </div>
434
435 <div class="doc_text">
436
437 <p><tt>#include</tt> hurts compile time performance.  Don't do it unless you
438 have to, especially in header files.</p>
439
440 <p>But wait, sometimes you need to have the definition of a class to use it, or
441 to inherit from it.  In these cases go ahead and #include that header file.  Be
442 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
443 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
444 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
445 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
446 simply don't need the definition of a class... and not <tt>#include</tt>'ing
447 speeds up compilation.</p>
448
449 <p>It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
450 <b>must</b> include all of the header files that you are using, either directly
451 or indirectly (through another header file).  To make sure that you don't
452 accidently forget to include a header file in your module header, make sure to
453 include your module header <b>first</b> in the implementation file (as mentioned
454 above).  This way there won't be any hidden dependencies that you'll find out
455 about later...</p>
456
457 </div>
458
459 <!-- _______________________________________________________________________ -->
460 <div class="doc_subsubsection">
461   <a name="hl_privateheaders">Keep "internal" Headers Private</a>
462 </div>
463
464 <div class="doc_text">
465
466 <p>Many modules have a complex implementation that causes them to use more than
467 one implementation (<tt>.cpp</tt>) file.  It is often tempting to put the
468 internal communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the
469 public module header file.  Don't do this.  :)</p>
470
471 <p>If you really need to do something like this, put a private header file in
472 the same directory as the source files, and include it locally.  This ensures
473 that your private interface remains private and undisturbed by outsiders.</p>
474
475 <p>Note however, that it's okay to put extra implementation methods a public
476 class itself... just make them private (or protected), and all is well.</p>
477
478 </div>
479
480 <!-- ======================================================================= -->
481 <div class="doc_subsection">
482   <a name="micro">The Low Level Issues</a>
483 </div>
484
485
486 <!-- _______________________________________________________________________ -->
487 <div class="doc_subsubsection">
488   <a name="hl_assert">Assert Liberally</a>
489 </div>
490
491 <div class="doc_text">
492
493 <p>Use the "<tt>assert</tt>" function to its fullest.  Check all of your
494 preconditions and assumptions, you never know when a bug (not neccesarily even
495 yours) might be caught early by an assertion, which reduces debugging time
496 dramatically.  The "<tt>&lt;cassert&gt;</tt>" header file is probably already
497 included by the header files you are using, so it doesn't cost anything to use
498 it.</p>
499
500 <p>To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message
501 in the assertion statement (which is printed if the assertion is tripped). This
502 helps the poor debugging make sense of why an assertion is being made and
503 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:</p>
504
505 <div class="doc_code">
506 <pre>
507 inline Value *getOperand(unsigned i) { 
508   assert(i &lt; Operands.size() &amp;&amp; "getOperand() out of range!");
509   return Operands[i]; 
510 }
511 </pre>
512 </div>
513
514 <p>Here are some examples:</p>
515
516 <div class="doc_code">
517 <pre>
518 assert(Ty-&gt;isPointerType() &amp;&amp; "Can't allocate a non pointer type!");
519
520 assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) &amp;&amp; "ShiftInst Opcode invalid!");
521
522 assert(idx &lt; getNumSuccessors() &amp;&amp; "Successor # out of range!");
523
524 assert(V1.getType() == V2.getType() &amp;&amp; "Constant types must be identical!");
525
526 assert(isa&lt;PHINode&gt;(Succ-&gt;front()) &amp;&amp; "Only works on PHId BBs!");
527 </pre>
528 </div>
529
530 <p>You get the idea...</p>
531
532 </div>
533
534
535 <!-- _______________________________________________________________________ -->
536 <div class="doc_subsubsection">
537   <a name="hl_preincrement">Prefer Preincrement</a>
538 </div>
539
540 <div class="doc_text">
541
542 <p>Hard fast rule: Preincrement (<tt>++X</tt>) may be no slower than
543 postincrement (<tt>X++</tt>) and could very well be a lot faster than it.  Use
544 preincrementation whenever possible.</p>
545
546 <p>The semantics of postincrement include making a copy of the value being
547 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
548 primitive types, this isn't a big deal... but for iterators, it can be a huge
549 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
550 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
551 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.</p>
552
553 </div>
554
555 <!-- _______________________________________________________________________ -->
556 <div class="doc_subsubsection">
557   <a name="hl_avoidendl">Avoid std::endl</a>
558 </div>
559
560 <div class="doc_text">
561
562 <p>The <tt>std::endl</tt> modifier, when used with iostreams outputs a newline
563 to the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
564 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:</p>
565
566 <div class="doc_code">
567 <pre>
568 std::cout &lt;&lt; std::endl;
569 std::cout &lt;&lt; '\n' &lt;&lt; std::flush;
570 </pre>
571 </div>
572
573 <p>Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
574 it's better to use a literal <tt>'\n'</tt>.</p>
575
576 </div>
577
578 <!-- _______________________________________________________________________ -->
579 <div class="doc_subsubsection">
580   <a name="hl_exploitcpp">Exploit C++ to its Fullest</a>
581 </div>
582
583 <div class="doc_text">
584
585 <p>C++ is a powerful language.  With a firm grasp on its capabilities, you can
586 make write effective, consise, readable and maintainable code all at the same
587 time.  By staying consistent, you reduce the amount of special cases that need
588 to be remembered.  Reducing the total number of lines of code you write is a
589 good way to avoid documentation, and avoid giving bugs a place to hide.</p>
590
591 <p>For these reasons, come to know and love the contents of your local
592 &lt;algorithm&gt; header file.  Know about &lt;functional&gt; and what it can do
593 for you.  C++ is just a tool that wants you to master it. :)</p>
594
595 </div>
596
597 <!-- *********************************************************************** -->
598 <div class="doc_section">
599   <a name="seealso">See Also</a>
600 </div>
601 <!-- *********************************************************************** -->
602
603 <div class="doc_text">
604
605 <p>A lot of these comments and recommendations have been culled for other
606 sources.  Two particularly important books for our work are:</p>
607
608 <ol>
609
610 <li><a href="http://www.aw-bc.com/catalog/academic/product/0,1144,0201310155,00.html">Effective
611 C++</a> by Scott Meyers.  There is an online version of the book (only some
612 chapters though) <a
613 href="http://www.awlonline.com/cseng/meyerscddemo/">available as well</a>.  Also
614 interesting and useful are "More Effective C++" and "Effective STL" by the same
615 author.</li>
616
617 <li><a href="http://cseng.aw.com/book/0,3828,0201633620,00.html">Large-Scale C++
618 Software Design</a> by John Lakos</li>
619
620 </ol>
621
622 <p>If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
623 something. :)</p>
624
625 </div>
626
627 <!-- *********************************************************************** -->
628
629 <hr>
630 <address>
631   <a href="http://jigsaw.w3.org/css-validator/check/referer"><img
632   src="http://jigsaw.w3.org/css-validator/images/vcss" alt="Valid CSS!"></a>
633   <a href="http://validator.w3.org/check/referer"><img
634   src="http://www.w3.org/Icons/valid-html401" alt="Valid HTML 4.01!"></a>
635
636   <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a><br>
637   <a href="http://llvm.cs.uiuc.edu">LLVM Compiler Infrastructure</a><br>
638   Last modified: $Date$
639 </address>
640
641 </body>
642 </html>