Add whitespace to try to fix bulleted list.
[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 and Clang are currently written using C++98/03 conforming code, with
60 selective use of C++11 features when they are present in the toolchain.
61 Projects like LLD and LLDB are already heavily using C++11 features.
62
63 However, LLVM and Clange are also in the process of switching to use C++11 as
64 the base line for standards conformance. Once completed, the same standard
65 baseline will be used for LLVM, Clang, and LLD. LLDB is pushing forward much
66 more aggressively and has their own baseline.
67
68 C++ Standard Library
69 --------------------
70
71 Use the C++ standard library facilities whenever they are available for
72 a particular task. LLVM and related projects emphasize and rely on the standard
73 library facilities for as much as possible. Common support libraries providing
74 functionality missing from the standard library for which there are standard
75 interfaces or active work on adding standard interfaces will often be
76 implemented in the LLVM namespace following the expected standard interface.
77
78 There are some exceptions such as the standard I/O streams library which are
79 avoided. Also, there is much more detailed information on these subjects in the
80 `Programmer's Manual`_.
81
82 .. _Programmer's Manual:
83   http://llvm.org/docs/ProgrammersManual.html
84
85 Supported C++11 Language and Library Features
86 -------------------------------------------
87
88 .. warning::
89   This section is written to reflect the expected state **AFTER** the
90   transition to C++11 is complete for the LLVM source tree.
91
92 While LLVM, Clang, and LLD use C++11, not all features are available in all of
93 the toolchains which we support. The set of features supported for use in LLVM
94 is the intersection of those supported in MSVC 2012, GCC 4.7, and Clang 3.1.
95 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
96 toolchains accept. Don't argue with the build bots.
97
98 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
99
100 * Clang: http://clang.llvm.org/cxx_status.html
101 * GCC: http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html
102 * MSVC: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
103
104 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
105 of the features that are expected to work. Features not on this list are
106 unlikely to be supported by our host compilers.
107
108 * Rvalue references: N2118_
109   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
110 * Static assert: N1720_
111 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
112 * Trailing return types: N2541_
113 * Lambdas: N2927_
114 * ``decltype``: N2343_
115 * Nested closing right angle brackets: N1757_
116 * Extern templates: N1987_
117 * ``nullptr``: N2431_
118 * Strongly-typed and forward declarable enums: N2347_, N2764_
119 * Local and unnamed types as template arguments: N2657_
120 * Range-based for-loop: N2930_
121 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
122 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
123
124 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
125 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
126 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
127 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
128 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
129 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
130 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
131 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
132 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
133 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
134 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
135 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
136 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
137 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
138 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
139 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
140 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
141 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
142 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
143
144 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
145 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
146 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
147 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
148 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
149 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
150 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
151 being aware of:
152
153 * Not all of the type traits are implemented
154 * No regular expression library.
155 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
156   missing. Fortunately, they are rarely needed.
157 * The locale support is incomplete.
158
159 .. _the libstdc++ manual:
160   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
161
162 Mechanical Source Issues
163 ========================
164
165 Source Code Formatting
166 ----------------------
167
168 Commenting
169 ^^^^^^^^^^
170
171 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
172 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
173 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
174 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
175 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
176
177 .. _header file comment:
178
179 File Headers
180 """"""""""""
181
182 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
183 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
184 tree.  The standard header looks like this:
185
186 .. code-block:: c++
187
188   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
189   //
190   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
191   //
192   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
193   // License. See LICENSE.TXT for details.
194   //
195   //===----------------------------------------------------------------------===//
196   ///
197   /// \file
198   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
199   /// the base class for all of the VM instructions.
200   ///
201   //===----------------------------------------------------------------------===//
202
203 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
204 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
205 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
206
207 .. note::
208
209     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
210     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
211     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
212     pages.
213
214 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
215 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
216 code can be distributed under and should not be modified in any way.
217
218 The main body is a ``doxygen`` comment describing the purpose of the file.  It
219 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
220 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
221 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
222 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
223 *gotchas* in the code to watch out for.
224
225 Class overviews
226 """""""""""""""
227
228 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
229 class definition should have a comment block that explains what the class is
230 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
231 ``doxygen`` comment block.
232
233 Method information
234 """"""""""""""""""
235
236 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
237 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
238 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
239 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
240 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
241
242 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
243 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
244
245 Comment Formatting
246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
247
248 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
249 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
250 useful to use C style (``/* */``) comments however:
251
252 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
253    comments.
254
255 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
256
257 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
258    comments.
259
260 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
261 properly and are better behaved in general than C style comments.
262
263 Doxygen Use in Documentation Comments
264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
265
266 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
267 comment.
268
269 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
270 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
271 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
272 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
273
274 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
275 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
276 contains documentation for the parameter.
277
278 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
279
280 To document a function parameter, start a new paragraph with the
281 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
282 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
283 respectively.
284
285 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
286 command.
287
288 A minimal documentation comment:
289
290 .. code-block:: c++
291
292   /// \brief Does foo and bar.
293   void fooBar(bool Baz);
294
295 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
296
297 .. code-block:: c++
298
299   /// \brief Does foo and bar.
300   ///
301   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
302   ///
303   /// Typical usage:
304   /// \code
305   ///   fooBar(false, "quux", Res);
306   /// \endcode
307   ///
308   /// \param Quux kind of foo to do.
309   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
310   ///
311   /// \returns true on success.
312   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
313
314 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
315 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
316 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
317 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
318 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
319 as needed.
320
321 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
322 For humans it is obvious which function or class is being documented;
323 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
324 to the correct declaration.
325
326 Wrong:
327
328 .. code-block:: c++
329
330   // In Something.h:
331
332   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
333   class Something {
334   public:
335     /// fooBar - Does foo and bar.
336     void fooBar();
337   };
338
339   // In Something.cpp:
340
341   /// fooBar - Does foo and bar.
342   void Something::fooBar() { ... }
343
344 Correct:
345
346 .. code-block:: c++
347
348   // In Something.h:
349
350   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
351   class Something {
352   public:
353     /// \brief Does foo and bar.
354     void fooBar();
355   };
356
357   // In Something.cpp:
358
359   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
360   void Something::fooBar() { ... }
361
362 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
363 be a good idea to do so.
364
365 Consider:
366
367 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
368   related functions or types;
369
370 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
371   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
372
373 * using member groups and additional comments attached to member
374   groups to organize within a class.
375
376 For example:
377
378 .. code-block:: c++
379
380   class Something {
381     /// \name Functions that do Foo.
382     /// @{
383     void fooBar();
384     void fooBaz();
385     /// @}
386     ...
387   };
388
389 ``#include`` Style
390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
391
392 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
393 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
394 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
395
396 .. _Main Module Header:
397 .. _Local/Private Headers:
398
399 #. Main Module Header
400 #. Local/Private Headers
401 #. ``llvm/...``
402 #. System ``#include``\s
403
404 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
405
406 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
407 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
408 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
409 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
410 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
411 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
412 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
413
414 .. _fit into 80 columns:
415
416 Source Code Width
417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
418
419 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
420 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
421 it.
422
423 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
424 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
425 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
426 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
427 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
428 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
429 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
430 for it (vs something else, like 90 columns).
431
432 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
433 debate.
434
435 Use Spaces Instead of Tabs
436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
437
438 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
439 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
440 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
441 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
442 unreadable, and it is not worth dealing with.
443
444 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
445 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
446 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
447 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
448 incredible diffs that are absolutely worthless.
449
450 Indent Code Consistently
451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
452
453 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
454 important.  If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
455 Just do it.
456
457 Compiler Issues
458 ---------------
459
460 Treat Compiler Warnings Like Errors
461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
462
463 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
464 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
465 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
466 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
467
468 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
469 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
470 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
471 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
472 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
473 I write code like this:
474
475 .. code-block:: c++
476
477   if (V = getValue()) {
478     ...
479   }
480
481 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
482 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
483 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
484 this:
485
486 .. code-block:: c++
487
488   if ((V = getValue())) {
489     ...
490   }
491
492 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
493 massaging the code appropriately.
494
495 Write Portable Code
496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
497
498 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
499 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
500 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
501
502 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
503 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
504 features are used, they should only be an implementation detail of a library
505 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
506
507 Do not use RTTI or Exceptions
508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
509
510 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
511 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
512 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
513 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
514 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
515 code.
516
517 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
518 templates like `isa<>, cast<>, and dyn_cast<> <ProgrammersManual.html#isa>`_.
519 This form of RTTI is opt-in and can be
520 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
521 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
522
523 .. _static constructor:
524
525 Do not use Static Constructors
526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
527
528 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
529 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
530 removed wherever possible.  Besides `well known problems
531 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
532 initialization is undefined between globals in different source files, the
533 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
534 LLVM as a library linked into a larger application.
535   
536 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
537 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
538 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
539 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
540 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
541 application.  There are two problems with this:
542
543 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
544   --- a critical time for GUI apps, among others.
545   
546 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
547   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
548   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
549   pressure on the VM system on low-memory machines.
550
551 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
552 target or other library into an application, but static constructors violate
553 this goal.
554   
555 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
556 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
557 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
558 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
559
560 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
562
563 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
564 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
565 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
566 members public by default.
567
568 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
569 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
570 the symbol.  This can lead to problems at link time.
571
572 So, the rule for LLVM is to always use the ``class`` keyword, unless **all**
573 members are public and the type is a C++ `POD
574 <http://en.wikipedia.org/wiki/Plain_old_data_structure>`_ type, in which case
575 ``struct`` is allowed.
576
577 Style Issues
578 ============
579
580 The High-Level Issues
581 ---------------------
582
583 A Public Header File **is** a Module
584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
585
586 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
587 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
588 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
589 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
590 defining a module of functionality.
591
592 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
593 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
594 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
595 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
596 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
597 together.
598
599 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
600 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
601 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
602 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
603 headers should be included after user headers for a translation unit.
604
605 .. _minimal list of #includes:
606
607 ``#include`` as Little as Possible
608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
609
610 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
611 especially in header files.
612
613 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
614 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
615 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
616 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
617 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
618 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
619 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
620 compilation.
621
622 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
623 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
624 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
625 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
626 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
627 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
628 you'll find out about later.
629
630 Keep "Internal" Headers Private
631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
632
633 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
634 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
635 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
636 module header file.  Don't do this!
637
638 If you really need to do something like this, put a private header file in the
639 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
640 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
641
642 .. note::
643
644     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
645     make them private (or protected) and all is well.
646
647 .. _early exits:
648
649 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
651
652 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
653 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
654 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
655 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
656 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
657 exit from a function, consider this "bad" code:
658
659 .. code-block:: c++
660
661   Value *doSomething(Instruction *I) {
662     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
663         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
664       ... some long code ....
665     }
666
667     return 0;
668   }
669
670 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
671 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
672 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
673 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
674 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
675 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
676 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
677 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
678 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
679 it returns null.
680
681 It is much preferred to format the code like this:
682
683 .. code-block:: c++
684
685   Value *doSomething(Instruction *I) {
686     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
687     if (isa<TerminatorInst>(I))
688       return 0;
689
690     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
691     // because goats like cheese.
692     if (!I->hasOneUse())
693       return 0;
694
695     // This is really just here for example.
696     if (!doOtherThing(I))
697       return 0;
698     
699     ... some long code ....
700   }
701
702 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
703 loops.  A silly example is something like this:
704
705 .. code-block:: c++
706
707   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
708     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
709       Value *LHS = BO->getOperand(0);
710       Value *RHS = BO->getOperand(1);
711       if (LHS != RHS) {
712         ...
713       }
714     }
715   }
716
717 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
718 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
719 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
720 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
721 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
722 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
723 It is strongly preferred to structure the loop like this:
724
725 .. code-block:: c++
726
727   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
728     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
729     if (!BO) continue;
730
731     Value *LHS = BO->getOperand(0);
732     Value *RHS = BO->getOperand(1);
733     if (LHS == RHS) continue;
734
735     ...
736   }
737
738 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
739 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
740 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
741 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
742 big understandability win.
743
744 Don't use ``else`` after a ``return``
745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
746
747 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
748 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
749 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
750 example, this is *bad*:
751
752 .. code-block:: c++
753
754   case 'J': {
755     if (Signed) {
756       Type = Context.getsigjmp_bufType();
757       if (Type.isNull()) {
758         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
759         return QualType();
760       } else {
761         break;
762       }
763     } else {
764       Type = Context.getjmp_bufType();
765       if (Type.isNull()) {
766         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
767         return QualType();
768       } else {
769         break;
770       }
771     }
772   }
773
774 It is better to write it like this:
775
776 .. code-block:: c++
777
778   case 'J':
779     if (Signed) {
780       Type = Context.getsigjmp_bufType();
781       if (Type.isNull()) {
782         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
783         return QualType();
784       }
785     } else {
786       Type = Context.getjmp_bufType();
787       if (Type.isNull()) {
788         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
789         return QualType();
790       }
791     }
792     break;
793
794 Or better yet (in this case) as:
795
796 .. code-block:: c++
797
798   case 'J':
799     if (Signed)
800       Type = Context.getsigjmp_bufType();
801     else
802       Type = Context.getjmp_bufType();
803     
804     if (Type.isNull()) {
805       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
806                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
807       return QualType();
808     }
809     break;
810
811 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
812 of when reading the code.
813               
814 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
816
817 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
818 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
819 sort of thing is:
820
821 .. code-block:: c++
822
823   bool FoundFoo = false;
824   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
825     if (BarList[I]->isFoo()) {
826       FoundFoo = true;
827       break;
828     }
829
830   if (FoundFoo) {
831     ...
832   }
833
834 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
835 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
836 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
837 code to be structured like this:
838
839 .. code-block:: c++
840
841   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
842   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
843     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
844       if (List[I]->isFoo())
845         return true;
846     return false;
847   }
848   ...
849
850   if (containsFoo(BarList)) {
851     ...
852   }
853
854 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
855 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
856 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
857 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
858 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
859 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
860 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
861 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
862 locality.
863
864 The Low-Level Issues
865 --------------------
866
867 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
869
870 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
871 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
872 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
873 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
874 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
875 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
876
877 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
878 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
879
880 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
881   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
882
883 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
884   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
885   ``Boats``).
886   
887 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
888   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
889   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
890
891 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
892   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
893   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
894   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
895   (e.g. ``ValueKind``).
896   
897 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
898   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
899   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
900   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
901   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
902   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
903   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
904   instance:
905
906   .. code-block:: c++
907
908       enum {
909         MaxSize = 42,
910         Density = 12
911       };
912   
913 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
914 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
915 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
916 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
917 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
918
919 Here are some examples of good and bad names:
920
921 .. code-block:: c++
922
923   class VehicleMaker {
924     ...
925     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
926     Factory<Tire> Factory;      // Better.
927     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
928                                 // kind of factories.
929   };
930
931   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
932     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
933     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
934     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
935     ...
936   }
937
938 Assert Liberally
939 ^^^^^^^^^^^^^^^^
940
941 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
942 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
943 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
944 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
945 are using, so it doesn't cost anything to use it.
946
947 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
948 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
949 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
950 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
951
952 .. code-block:: c++
953
954   inline Value *getOperand(unsigned I) {
955     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
956     return Operands[I];
957   }
958
959 Here are more examples:
960
961 .. code-block:: c++
962
963   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
964
965   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
966
967   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
968
969   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
970
971   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
972
973 You get the idea.
974
975 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
976 reached.  These were typically of the form:
977
978 .. code-block:: c++
979
980   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
981
982 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
983 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
984 assertions are compiled out.
985
986 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
987
988 .. code-block:: c++
989
990   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
991
992 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
993 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
994 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
995 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
996 to the "abort" implementation.
997
998 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
999 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1000
1001 .. code-block:: c++
1002
1003   unsigned Size = V.size();
1004   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1005
1006   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1007   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1008
1009 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1010 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1011 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1012 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1013 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1014 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1015 this:
1016
1017 .. code-block:: c++
1018
1019   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1020
1021   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1022   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1023
1024 Do Not Use ``using namespace std``
1025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1026
1027 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1028 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1029 std;``".
1030
1031 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1032 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1033 bad thing.
1034
1035 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1036 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1037 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1038 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1039 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1040 portability rule is important because different standard library implementations
1041 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1042 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1043 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1044
1045 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1046 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1047 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1048 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1049 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1050 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1051 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1052 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1053 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1054
1055 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1057
1058 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1059 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1060 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1061 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1062 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1063
1064 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1066
1067 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1068 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1069 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1070 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1071 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1072 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1073 supports the warning.
1074
1075 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1076 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1077 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1078 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1079 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1080 the switch.
1081
1082 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1084
1085 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1086 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1087 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1088 linker error because it wasn't implemented.
1089
1090 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1091 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1092 method will never be implemented. This enables other checks like
1093 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1094 methods.
1095
1096 To maintain compatibility with C++03, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used
1097 which will expand to ``= delete`` if the compiler supports it. These methods
1098 should still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1099
1100 .. code-block:: c++
1101
1102   class DontCopy {
1103   private:
1104     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1105     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1106   public:
1107     ...
1108   };
1109
1110 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1112
1113 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1114 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1115 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1116 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1117 style:
1118
1119 .. code-block:: c++
1120
1121   BasicBlock *BB = ...
1122   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1123     ... use I ...
1124
1125 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1126 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1127 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1128 convenient way to do this is like so:
1129
1130 .. code-block:: c++
1131
1132   BasicBlock *BB = ...
1133   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1134     ... use I ...
1135
1136 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1137 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1138 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1139 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1140 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1141 did it intentionally.
1142
1143 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1144 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1145 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1146 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1147 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1148 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1149 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1150 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1151
1152 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1153 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1154 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1155 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1156 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1157 understand what it does.
1158
1159 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1160 prefer it.
1161
1162 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1164
1165 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1166 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1167 into every translation unit that includes it.
1168   
1169 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1170 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1171 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1172 ``std::ostream`` style APIs.
1173
1174 .. note::
1175
1176   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1177   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1178
1179 .. _raw_ostream:
1180
1181 Use ``raw_ostream``
1182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1183
1184 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1185 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1186 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1187 ``ostream``.
1188
1189 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1190 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1191 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1192 to ``raw_ostream`` instances.
1193
1194 Avoid ``std::endl``
1195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1196
1197 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1198 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1199 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1200
1201 .. code-block:: c++
1202
1203   std::cout << std::endl;
1204   std::cout << '\n' << std::flush;
1205
1206 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1207 it's better to use a literal ``'\n'``.
1208
1209 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1211
1212 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1213 put the ``inline`` keyword in this case.
1214
1215 Don't:
1216
1217 .. code-block:: c++
1218
1219   class Foo {
1220   public:
1221     inline void bar() {
1222       // ...
1223     }
1224   };
1225
1226 Do:
1227
1228 .. code-block:: c++
1229
1230   class Foo {
1231   public:
1232     void bar() {
1233       // ...
1234     }
1235   };
1236
1237 Microscopic Details
1238 -------------------
1239
1240 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1241 reasoning on why we prefer them.
1242
1243 Spaces Before Parentheses
1244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1245
1246 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1247 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1248 macros.  For example, this is good:
1249
1250 .. code-block:: c++
1251
1252   if (X) ...
1253   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1254   while (LLVMRocks) ...
1255
1256   somefunc(42);
1257   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1258   
1259   A = foo(42, 92) + bar(X);
1260
1261 and this is bad:
1262
1263 .. code-block:: c++
1264
1265   if(X) ...
1266   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1267   while(LLVMRocks) ...
1268
1269   somefunc (42);
1270   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1271   
1272   A = foo (42, 92) + bar (X);
1273
1274 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1275 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1276 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1277 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1278 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1279 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1280 misread the "``A``" example as:
1281
1282 .. code-block:: c++
1283
1284   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1285
1286 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1287 this misinterpretation.
1288
1289 Prefer Preincrement
1290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1291
1292 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1293 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1294 whenever possible.
1295
1296 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1297 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1298 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1299 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1300 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1301 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1302
1303
1304 Namespace Indentation
1305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1306
1307 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1308 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1309 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1310 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1311 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1312 being closed by a ``}``.  For example:
1313
1314 .. code-block:: c++
1315
1316   namespace llvm {
1317   namespace knowledge {
1318
1319   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1320   /// understanding of and contains the data associated with it.
1321   class Grokable {
1322   ...
1323   public:
1324     explicit Grokable() { ... }
1325     virtual ~Grokable() = 0;
1326   
1327     ...
1328
1329   };
1330
1331   } // end namespace knowledge
1332   } // end namespace llvm
1333
1334
1335 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1336 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1337 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1338 source files that are being closed half way through the file probably could use
1339 clarification.
1340
1341 .. _static:
1342
1343 Anonymous Namespaces
1344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1345
1346 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1347 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1348 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1349 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1350 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1351 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1352 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1353 classes private to a file.
1354
1355 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1356 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1357 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1358 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1359 chunk of the file.
1360
1361 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1362 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1363 good:
1364
1365 .. code-block:: c++
1366
1367   namespace {
1368   class StringSort {
1369   ...
1370   public:
1371     StringSort(...)
1372     bool operator<(const char *RHS) const;
1373   };
1374   } // end anonymous namespace
1375
1376   static void runHelper() { 
1377     ... 
1378   }
1379
1380   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1381     ...
1382   }
1383
1384 This is bad:
1385
1386 .. code-block:: c++
1387
1388   namespace {
1389
1390   class StringSort {
1391   ...
1392   public:
1393     StringSort(...)
1394     bool operator<(const char *RHS) const;
1395   };
1396
1397   void runHelper() { 
1398     ... 
1399   }
1400
1401   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1402     ...
1403   }
1404
1405   } // end anonymous namespace
1406
1407 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1408 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1409 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1410 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1411 namespace just because it was declared there.
1412
1413 See Also
1414 ========
1415
1416 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1417 Two particularly important books for our work are:
1418
1419 #. `Effective C++
1420    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1421    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1422    "Effective STL" by the same author.
1423
1424 #. `Large-Scale C++ Software Design
1425    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1426    by John Lakos
1427
1428 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1429 something.