[OCaml] Add -g on DEBUG_SYMBOLS=1, not ENABLE_OPTIMIZED.
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.rst
1 =====================
2 LLVM Coding Standards
3 =====================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in
12 the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
13 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards are
14 particularly important for large-scale code bases that follow a library-based
15 design (like LLVM).
16
17 While this document may provide guidance for some mechanical formatting issues,
18 whitespace, or other "microscopic details", these are not fixed standards.
19 Always follow the golden rule:
20
21 .. _Golden Rule:
22
23     **If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code,
24     use the style that is already being used so that the source is uniform and
25     easy to follow.**
26
27 Note that some code bases (e.g. ``libc++``) have really good reasons to deviate
28 from the coding standards.  In the case of ``libc++``, this is because the
29 naming and other conventions are dictated by the C++ standard.  If you think
30 there is a specific good reason to deviate from the standards here, please bring
31 it up on the LLVMdev mailing list.
32
33 There are some conventions that are not uniformly followed in the code base
34 (e.g. the naming convention).  This is because they are relatively new, and a
35 lot of code was written before they were put in place.  Our long term goal is
36 for the entire codebase to follow the convention, but we explicitly *do not*
37 want patches that do large-scale reformating of existing code.  On the other
38 hand, it is reasonable to rename the methods of a class if you're about to
39 change it in some other way.  Just do the reformating as a separate commit from
40 the functionality change.
41   
42 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
43 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
44 be included, please mail them to `Chris <mailto:sabre@nondot.org>`_.
45
46 Languages, Libraries, and Standards
47 ===================================
48
49 Most source code in LLVM and other LLVM projects using these coding standards
50 is C++ code. There are some places where C code is used either due to
51 environment restrictions, historical restrictions, or due to third-party source
52 code imported into the tree. Generally, our preference is for standards
53 conforming, modern, and portable C++ code as the implementation language of
54 choice.
55
56 C++ Standard Versions
57 ---------------------
58
59 LLVM, Clang, and LLD are currently written using C++11 conforming code,
60 although we restrict ourselves to features which are available in the major
61 toolchains supported as host compilers. The LLDB project is even more
62 aggressive in the set of host compilers supported and thus uses still more
63 features. Regardless of the supported features, code is expected to (when
64 reasonable) be standard, portable, and modern C++11 code. We avoid unnecessary
65 vendor-specific extensions, etc.
66
67 C++ Standard Library
68 --------------------
69
70 Use the C++ standard library facilities whenever they are available for
71 a particular task. LLVM and related projects emphasize and rely on the standard
72 library facilities for as much as possible. Common support libraries providing
73 functionality missing from the standard library for which there are standard
74 interfaces or active work on adding standard interfaces will often be
75 implemented in the LLVM namespace following the expected standard interface.
76
77 There are some exceptions such as the standard I/O streams library which are
78 avoided. Also, there is much more detailed information on these subjects in the
79 :doc:`ProgrammersManual`.
80
81 Supported C++11 Language and Library Features
82 ---------------------------------------------
83
84 While LLVM, Clang, and LLD use C++11, not all features are available in all of
85 the toolchains which we support. The set of features supported for use in LLVM
86 is the intersection of those supported in MSVC 2012, GCC 4.7, and Clang 3.1.
87 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
88 toolchains accept. Don't argue with the build bots. However, we have some
89 guidance below to help you know what to expect.
90
91 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
92
93 * Clang: http://clang.llvm.org/cxx_status.html
94 * GCC: http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html
95 * MSVC: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
96
97 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
98 of the features that are expected to work. Features not on this list are
99 unlikely to be supported by our host compilers.
100
101 * Rvalue references: N2118_
102
103   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
104
105 * Static assert: N1720_
106 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
107 * Trailing return types: N2541_
108 * Lambdas: N2927_
109
110   * But *not* 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
127 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
128 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
129 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
130 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
131 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
132 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
133 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
134 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
135 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
136 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
137 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
138 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
139 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
140 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
141 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
142 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
143 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
144 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
145 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
146 .. _MSVC-compatible RTTI: http://llvm.org/PR18951
147
148 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
149 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
150 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
151 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
152 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
153 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
154 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
155 being aware of:
156
157 * Not all of the type traits are implemented
158 * No regular expression library.
159 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
160   missing. Fortunately, they are rarely needed.
161 * The locale support is incomplete.
162 * ``std::initializer_list`` (and the constructors and functions that take it as
163   an argument) are not always available, so you cannot (for example) initialize
164   a ``std::vector`` with a braced initializer list.
165 * ``std::equal()`` (and other algorithms) incorrectly assert in MSVC when given
166   ``nullptr`` as an iterator.
167
168 Other than these areas you should assume the standard library is available and
169 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
170 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
171 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
172 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
173 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
174 traits header to emulate it.
175
176 .. _the libstdc++ manual:
177   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
178
179 Other Languages
180 ---------------
181
182 Any code written in the Go programming language is not subject to the
183 formatting rules below. Instead, we adopt the formatting rules enforced by
184 the `gofmt`_ tool.
185
186 Go code should strive to be idiomatic. Two good sets of guidelines for what
187 this means are `Effective Go`_ and `Go Code Review Comments`_.
188
189 .. _gofmt:
190   https://golang.org/cmd/gofmt/
191
192 .. _Effective Go:
193   https://golang.org/doc/effective_go.html
194
195 .. _Go Code Review Comments:
196   https://code.google.com/p/go-wiki/wiki/CodeReviewComments
197
198 Mechanical Source Issues
199 ========================
200
201 Source Code Formatting
202 ----------------------
203
204 Commenting
205 ^^^^^^^^^^
206
207 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
208 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
209 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
210 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
211 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
212
213 .. _header file comment:
214
215 File Headers
216 """"""""""""
217
218 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
219 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
220 tree.  The standard header looks like this:
221
222 .. code-block:: c++
223
224   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
225   //
226   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
227   //
228   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
229   // License. See LICENSE.TXT for details.
230   //
231   //===----------------------------------------------------------------------===//
232   ///
233   /// \file
234   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
235   /// the base class for all of the VM instructions.
236   ///
237   //===----------------------------------------------------------------------===//
238
239 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
240 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
241 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
242
243 .. note::
244
245     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
246     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
247     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
248     pages.
249
250 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
251 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
252 code can be distributed under and should not be modified in any way.
253
254 The main body is a ``doxygen`` comment describing the purpose of the file.  It
255 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
256 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
257 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
258 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
259 *gotchas* in the code to watch out for.
260
261 Class overviews
262 """""""""""""""
263
264 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
265 class definition should have a comment block that explains what the class is
266 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
267 ``doxygen`` comment block.
268
269 Method information
270 """"""""""""""""""
271
272 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
273 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
274 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
275 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
276 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
277
278 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
279 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
280
281 Comment Formatting
282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
283
284 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
285 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
286 useful to use C style (``/* */``) comments however:
287
288 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
289    comments.
290
291 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
292
293 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
294    comments.
295
296 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
297 properly and are better behaved in general than C style comments.
298
299 Doxygen Use in Documentation Comments
300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
301
302 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
303 comment.
304
305 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
306 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
307 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
308 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
309
310 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
311 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
312 contains documentation for the parameter.
313
314 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
315
316 To document a function parameter, start a new paragraph with the
317 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
318 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
319 respectively.
320
321 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
322 command.
323
324 A minimal documentation comment:
325
326 .. code-block:: c++
327
328   /// \brief Does foo and bar.
329   void fooBar(bool Baz);
330
331 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
332
333 .. code-block:: c++
334
335   /// \brief Does foo and bar.
336   ///
337   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
338   ///
339   /// Typical usage:
340   /// \code
341   ///   fooBar(false, "quux", Res);
342   /// \endcode
343   ///
344   /// \param Quux kind of foo to do.
345   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
346   ///
347   /// \returns true on success.
348   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
349
350 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
351 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
352 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
353 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
354 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
355 as needed.
356
357 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
358 For humans it is obvious which function or class is being documented;
359 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
360 to the correct declaration.
361
362 Wrong:
363
364 .. code-block:: c++
365
366   // In Something.h:
367
368   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
369   class Something {
370   public:
371     /// fooBar - Does foo and bar.
372     void fooBar();
373   };
374
375   // In Something.cpp:
376
377   /// fooBar - Does foo and bar.
378   void Something::fooBar() { ... }
379
380 Correct:
381
382 .. code-block:: c++
383
384   // In Something.h:
385
386   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
387   class Something {
388   public:
389     /// \brief Does foo and bar.
390     void fooBar();
391   };
392
393   // In Something.cpp:
394
395   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
396   void Something::fooBar() { ... }
397
398 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
399 be a good idea to do so.
400
401 Consider:
402
403 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
404   related functions or types;
405
406 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
407   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
408
409 * using member groups and additional comments attached to member
410   groups to organize within a class.
411
412 For example:
413
414 .. code-block:: c++
415
416   class Something {
417     /// \name Functions that do Foo.
418     /// @{
419     void fooBar();
420     void fooBaz();
421     /// @}
422     ...
423   };
424
425 ``#include`` Style
426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
427
428 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
429 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
430 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
431
432 .. _Main Module Header:
433 .. _Local/Private Headers:
434
435 #. Main Module Header
436 #. Local/Private Headers
437 #. ``llvm/...``
438 #. System ``#include``\s
439
440 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
441
442 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
443 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
444 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
445 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
446 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
447 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
448 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
449
450 .. _fit into 80 columns:
451
452 Source Code Width
453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
454
455 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
456 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
457 it.
458
459 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
460 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
461 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
462 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
463 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
464 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
465 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
466 for it (vs something else, like 90 columns).
467
468 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
469 debate.
470
471 Use Spaces Instead of Tabs
472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
473
474 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
475 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
476 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
477 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
478 unreadable, and it is not worth dealing with.
479
480 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
481 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
482 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
483 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
484 incredible diffs that are absolutely worthless.
485
486 Indent Code Consistently
487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
488
489 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
490 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
491 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
492 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
493 and tool-friendly formatting and indentation.
494
495 Format Lambdas Like Blocks Of Code
496 """"""""""""""""""""""""""""""""""
497
498 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
499 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
500 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
501 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
502 by the preceding part of the statement:
503
504 .. code-block:: c++
505
506   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
507     if (a.blah < b.blah)
508       return true;
509     if (a.baz < b.baz)
510       return true;
511     return a.bam < b.bam;
512   });
513
514 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
515 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
516 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
517
518 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
519 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
520 the indent of the ``[]``:
521
522 .. code-block:: c++
523
524   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
525              [] (PHINode *PN) {
526                // process phis...
527              },
528              [] (SelectInst *SI) {
529                // process selects...
530              },
531              [] (LoadInst *LI) {
532                // process loads...
533              },
534              [] (AllocaInst *AI) {
535                // process allocas...
536              });
537
538 Braced Initializer Lists
539 """"""""""""""""""""""""
540
541 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
542 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
543 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
544 nested within each other and within function calls in order to build up
545 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
546 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
547 *not* performing initialization.
548
549 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
550 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
551 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
552 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
553 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
554 understood for formatting nested function calls. Examples:
555
556 .. code-block:: c++
557
558   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
559
560   llvm::Constant *Mask[] = {
561       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
562       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
563       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
564
565 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
566 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
567
568 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
569
570 Language and Compiler Issues
571 ----------------------------
572
573 Treat Compiler Warnings Like Errors
574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
575
576 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
577 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
578 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
579 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
580
581 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
582 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
583 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
584 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
585 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
586 I write code like this:
587
588 .. code-block:: c++
589
590   if (V = getValue()) {
591     ...
592   }
593
594 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
595 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
596 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
597 this:
598
599 .. code-block:: c++
600
601   if ((V = getValue())) {
602     ...
603   }
604
605 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
606 massaging the code appropriately.
607
608 Write Portable Code
609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
610
611 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
612 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
613 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
614
615 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
616 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
617 features are used, they should only be an implementation detail of a library
618 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
619
620 Do not use RTTI or Exceptions
621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
622
623 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
624 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
625 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
626 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
627 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
628 code.
629
630 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
631 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
632 This form of RTTI is opt-in and can be
633 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
634 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
635
636 .. _static constructor:
637
638 Do not use Static Constructors
639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
640
641 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
642 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
643 removed wherever possible.  Besides `well known problems
644 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
645 initialization is undefined between globals in different source files, the
646 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
647 LLVM as a library linked into a larger application.
648   
649 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
650 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
651 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
652 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
653 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
654 application.  There are two problems with this:
655
656 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
657   --- a critical time for GUI apps, among others.
658   
659 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
660   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
661   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
662   pressure on the VM system on low-memory machines.
663
664 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
665 target or other library into an application, but static constructors violate
666 this goal.
667   
668 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
669 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
670 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
671 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
672
673 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
675
676 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
677 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
678 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
679 members public by default.
680
681 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
682 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
683 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
684
685 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
686   the same keyword.  For example:
687
688 .. code-block:: c++
689
690   class Foo;
691
692   // Breaks mangling in MSVC.
693   struct Foo { int Data; };
694
695 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
696   members are declared public.
697
698 .. code-block:: c++
699
700   // Foo feels like a class... this is strange.
701   struct Foo {
702   private:
703     int Data;
704   public:
705     Foo() : Data(0) { }
706     int getData() const { return Data; }
707     void setData(int D) { Data = D; }
708   };
709
710   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
711   struct Bar {
712     int Data;
713     Foo() : Data(0) { }
714   };
715
716 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
718
719 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
720 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
721 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
722 *particular* constructor. Those should look like function calls using
723 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
724 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
725 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
726 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
727 something notionally equivalent. Examples:
728
729 .. code-block:: c++
730
731   class Foo {
732   public:
733     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
734     Foo(std::string filename);
735
736     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
737     Foo(int N);
738
739     // ...
740   };
741
742   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
743   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
744
745   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
746   bar_map.insert({my_key, my_value});
747
748 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
749
750 .. code-block:: c++
751
752   int data[] = {0, 1, 2, 3};
753
754 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
756
757 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
758 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
759 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
760 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
761 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
762 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
763 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
764
765 Beware unnecessary copies with ``auto``
766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
767
768 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
769 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
770 expensive.
771
772 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
773 ``auto *`` when copying pointers.
774
775 .. code-block:: c++
776
777   // Typically there's no reason to copy.
778   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
779   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
780
781   // Remove the reference if you really want a new copy.
782   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
783
784   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
785   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
786   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
787
788 Style Issues
789 ============
790
791 The High-Level Issues
792 ---------------------
793
794 A Public Header File **is** a Module
795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
796
797 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
798 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
799 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
800 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
801 defining a module of functionality.
802
803 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
804 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
805 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
806 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
807 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
808 together.
809
810 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
811 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
812 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
813 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
814 headers should be included after user headers for a translation unit.
815
816 .. _minimal list of #includes:
817
818 ``#include`` as Little as Possible
819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
820
821 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
822 especially in header files.
823
824 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
825 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
826 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
827 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
828 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
829 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
830 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
831 compilation.
832
833 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
834 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
835 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
836 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
837 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
838 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
839 you'll find out about later.
840
841 Keep "Internal" Headers Private
842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
843
844 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
845 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
846 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
847 module header file.  Don't do this!
848
849 If you really need to do something like this, put a private header file in the
850 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
851 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
852
853 .. note::
854
855     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
856     make them private (or protected) and all is well.
857
858 .. _early exits:
859
860 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
862
863 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
864 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
865 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
866 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
867 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
868 exit from a function, consider this "bad" code:
869
870 .. code-block:: c++
871
872   Value *doSomething(Instruction *I) {
873     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
874         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
875       ... some long code ....
876     }
877
878     return 0;
879   }
880
881 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
882 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
883 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
884 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
885 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
886 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
887 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
888 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
889 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
890 it returns null.
891
892 It is much preferred to format the code like this:
893
894 .. code-block:: c++
895
896   Value *doSomething(Instruction *I) {
897     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
898     if (isa<TerminatorInst>(I))
899       return 0;
900
901     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
902     // because goats like cheese.
903     if (!I->hasOneUse())
904       return 0;
905
906     // This is really just here for example.
907     if (!doOtherThing(I))
908       return 0;
909     
910     ... some long code ....
911   }
912
913 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
914 loops.  A silly example is something like this:
915
916 .. code-block:: c++
917
918   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
919     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
920       Value *LHS = BO->getOperand(0);
921       Value *RHS = BO->getOperand(1);
922       if (LHS != RHS) {
923         ...
924       }
925     }
926   }
927
928 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
929 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
930 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
931 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
932 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
933 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
934 It is strongly preferred to structure the loop like this:
935
936 .. code-block:: c++
937
938   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
939     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
940     if (!BO) continue;
941
942     Value *LHS = BO->getOperand(0);
943     Value *RHS = BO->getOperand(1);
944     if (LHS == RHS) continue;
945
946     ...
947   }
948
949 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
950 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
951 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
952 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
953 big understandability win.
954
955 Don't use ``else`` after a ``return``
956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
957
958 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
959 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
960 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
961 example, this is *bad*:
962
963 .. code-block:: c++
964
965   case 'J': {
966     if (Signed) {
967       Type = Context.getsigjmp_bufType();
968       if (Type.isNull()) {
969         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
970         return QualType();
971       } else {
972         break;
973       }
974     } else {
975       Type = Context.getjmp_bufType();
976       if (Type.isNull()) {
977         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
978         return QualType();
979       } else {
980         break;
981       }
982     }
983   }
984
985 It is better to write it like this:
986
987 .. code-block:: c++
988
989   case 'J':
990     if (Signed) {
991       Type = Context.getsigjmp_bufType();
992       if (Type.isNull()) {
993         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
994         return QualType();
995       }
996     } else {
997       Type = Context.getjmp_bufType();
998       if (Type.isNull()) {
999         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1000         return QualType();
1001       }
1002     }
1003     break;
1004
1005 Or better yet (in this case) as:
1006
1007 .. code-block:: c++
1008
1009   case 'J':
1010     if (Signed)
1011       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1012     else
1013       Type = Context.getjmp_bufType();
1014     
1015     if (Type.isNull()) {
1016       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
1017                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1018       return QualType();
1019     }
1020     break;
1021
1022 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1023 of when reading the code.
1024               
1025 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1027
1028 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1029 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1030 sort of thing is:
1031
1032 .. code-block:: c++
1033
1034   bool FoundFoo = false;
1035   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1036     if (BarList[I]->isFoo()) {
1037       FoundFoo = true;
1038       break;
1039     }
1040
1041   if (FoundFoo) {
1042     ...
1043   }
1044
1045 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1046 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1047 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1048 code to be structured like this:
1049
1050 .. code-block:: c++
1051
1052   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1053   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1054     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1055       if (List[I]->isFoo())
1056         return true;
1057     return false;
1058   }
1059   ...
1060
1061   if (containsFoo(BarList)) {
1062     ...
1063   }
1064
1065 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1066 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1067 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1068 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1069 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1070 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1071 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1072 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1073 locality.
1074
1075 The Low-Level Issues
1076 --------------------
1077
1078 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1080
1081 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1082 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1083 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1084 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1085 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1086 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1087
1088 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1089 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1090
1091 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1092   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1093
1094 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1095   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1096   ``Boats``).
1097   
1098 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1099   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1100   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1101
1102 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1103   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1104   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1105   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1106   (e.g. ``ValueKind``).
1107   
1108 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1109   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1110   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1111   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1112   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1113   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1114   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1115   instance:
1116
1117   .. code-block:: c++
1118
1119       enum {
1120         MaxSize = 42,
1121         Density = 12
1122       };
1123   
1124 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1125 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1126 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1127 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1128 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1129
1130 Here are some examples of good and bad names:
1131
1132 .. code-block:: c++
1133
1134   class VehicleMaker {
1135     ...
1136     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1137     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1138     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1139                                 // kind of factories.
1140   };
1141
1142   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1143     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1144     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1145     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1146     ...
1147   }
1148
1149 Assert Liberally
1150 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1151
1152 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1153 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1154 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1155 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1156 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1157
1158 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1159 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1160 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1161 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1162
1163 .. code-block:: c++
1164
1165   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1166     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1167     return Operands[I];
1168   }
1169
1170 Here are more examples:
1171
1172 .. code-block:: c++
1173
1174   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1175
1176   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1177
1178   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1179
1180   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1181
1182   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1183
1184 You get the idea.
1185
1186 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1187 reached.  These were typically of the form:
1188
1189 .. code-block:: c++
1190
1191   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1192
1193 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1194 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1195 assertions are compiled out.
1196
1197 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1198
1199 .. code-block:: c++
1200
1201   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1202
1203 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1204 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1205 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1206 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1207 to the "abort" implementation.
1208
1209 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1210 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1211
1212 .. code-block:: c++
1213
1214   unsigned Size = V.size();
1215   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1216
1217   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1218   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1219
1220 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1221 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1222 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1223 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1224 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1225 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1226 this:
1227
1228 .. code-block:: c++
1229
1230   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1231
1232   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1233   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1234
1235 Do Not Use ``using namespace std``
1236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1237
1238 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1239 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1240 std;``".
1241
1242 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1243 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1244 bad thing.
1245
1246 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1247 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1248 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1249 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1250 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1251 portability rule is important because different standard library implementations
1252 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1253 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1254 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1255
1256 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1257 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1258 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1259 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1260 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1261 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1262 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1263 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1264 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1265
1266 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1268
1269 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1270 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1271 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1272 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1273 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1274
1275 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1277
1278 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1279 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1280 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1281 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1282 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1283 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1284 supports the warning.
1285
1286 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1287 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1288 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1289 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1290 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1291 the switch.
1292
1293 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1295
1296 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1297 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1298 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1299 linker error because it wasn't implemented.
1300
1301 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1302 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1303 method will never be implemented. This enables other checks like
1304 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1305 methods.
1306
1307 For compatibility with MSVC, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used which
1308 will expand to ``= delete`` on compilers that support it. These methods should
1309 still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1310
1311 .. code-block:: c++
1312
1313   class DontCopy {
1314   private:
1315     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1316     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1317   public:
1318     ...
1319   };
1320
1321 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1323
1324 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1325 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1326 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1327 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1328 style:
1329
1330 .. code-block:: c++
1331
1332   BasicBlock *BB = ...
1333   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1334     ... use I ...
1335
1336 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1337 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1338 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1339 convenient way to do this is like so:
1340
1341 .. code-block:: c++
1342
1343   BasicBlock *BB = ...
1344   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1345     ... use I ...
1346
1347 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1348 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1349 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1350 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1351 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1352 did it intentionally.
1353
1354 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1355 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1356 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1357 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1358 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1359 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1360 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1361 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1362
1363 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1364 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1365 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1366 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1367 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1368 understand what it does.
1369
1370 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1371 prefer it.
1372
1373 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1375
1376 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1377 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1378 into every translation unit that includes it.
1379   
1380 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1381 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1382 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1383 ``std::ostream`` style APIs.
1384
1385 .. note::
1386
1387   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1388   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1389
1390 .. _raw_ostream:
1391
1392 Use ``raw_ostream``
1393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1394
1395 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1396 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1397 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1398 ``ostream``.
1399
1400 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1401 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1402 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1403 to ``raw_ostream`` instances.
1404
1405 Avoid ``std::endl``
1406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1407
1408 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1409 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1410 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1411
1412 .. code-block:: c++
1413
1414   std::cout << std::endl;
1415   std::cout << '\n' << std::flush;
1416
1417 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1418 it's better to use a literal ``'\n'``.
1419
1420 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1422
1423 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1424 put the ``inline`` keyword in this case.
1425
1426 Don't:
1427
1428 .. code-block:: c++
1429
1430   class Foo {
1431   public:
1432     inline void bar() {
1433       // ...
1434     }
1435   };
1436
1437 Do:
1438
1439 .. code-block:: c++
1440
1441   class Foo {
1442   public:
1443     void bar() {
1444       // ...
1445     }
1446   };
1447
1448 Microscopic Details
1449 -------------------
1450
1451 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1452 reasoning on why we prefer them.
1453
1454 Spaces Before Parentheses
1455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1456
1457 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1458 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1459 macros.  For example, this is good:
1460
1461 .. code-block:: c++
1462
1463   if (X) ...
1464   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1465   while (LLVMRocks) ...
1466
1467   somefunc(42);
1468   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1469   
1470   A = foo(42, 92) + bar(X);
1471
1472 and this is bad:
1473
1474 .. code-block:: c++
1475
1476   if(X) ...
1477   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1478   while(LLVMRocks) ...
1479
1480   somefunc (42);
1481   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1482   
1483   A = foo (42, 92) + bar (X);
1484
1485 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1486 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1487 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1488 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1489 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1490 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1491 misread the "``A``" example as:
1492
1493 .. code-block:: c++
1494
1495   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1496
1497 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1498 this misinterpretation.
1499
1500 Prefer Preincrement
1501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1502
1503 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1504 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1505 whenever possible.
1506
1507 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1508 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1509 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1510 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1511 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1512 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1513
1514
1515 Namespace Indentation
1516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1517
1518 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1519 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1520 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1521 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1522 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1523 being closed by a ``}``.  For example:
1524
1525 .. code-block:: c++
1526
1527   namespace llvm {
1528   namespace knowledge {
1529
1530   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1531   /// understanding of and contains the data associated with it.
1532   class Grokable {
1533   ...
1534   public:
1535     explicit Grokable() { ... }
1536     virtual ~Grokable() = 0;
1537   
1538     ...
1539
1540   };
1541
1542   } // end namespace knowledge
1543   } // end namespace llvm
1544
1545
1546 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1547 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1548 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1549 source files that are being closed half way through the file probably could use
1550 clarification.
1551
1552 .. _static:
1553
1554 Anonymous Namespaces
1555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1556
1557 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1558 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1559 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1560 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1561 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1562 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1563 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1564 classes private to a file.
1565
1566 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1567 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1568 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1569 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1570 chunk of the file.
1571
1572 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1573 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1574 good:
1575
1576 .. code-block:: c++
1577
1578   namespace {
1579   class StringSort {
1580   ...
1581   public:
1582     StringSort(...)
1583     bool operator<(const char *RHS) const;
1584   };
1585   } // end anonymous namespace
1586
1587   static void runHelper() { 
1588     ... 
1589   }
1590
1591   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1592     ...
1593   }
1594
1595 This is bad:
1596
1597 .. code-block:: c++
1598
1599   namespace {
1600
1601   class StringSort {
1602   ...
1603   public:
1604     StringSort(...)
1605     bool operator<(const char *RHS) const;
1606   };
1607
1608   void runHelper() { 
1609     ... 
1610   }
1611
1612   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1613     ...
1614   }
1615
1616   } // end anonymous namespace
1617
1618 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1619 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1620 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1621 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1622 namespace just because it was declared there.
1623
1624 See Also
1625 ========
1626
1627 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1628 Two particularly important books for our work are:
1629
1630 #. `Effective C++
1631    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1632    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1633    "Effective STL" by the same author.
1634
1635 #. `Large-Scale C++ Software Design
1636    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1637    by John Lakos
1638
1639 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1640 something.