[docs] Fix up some links to the preferred style.
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.rst
1 =====================
2 LLVM Coding Standards
3 =====================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in
12 the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
13 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards are
14 particularly important for large-scale code bases that follow a library-based
15 design (like LLVM).
16
17 While this document may provide guidance for some mechanical formatting issues,
18 whitespace, or other "microscopic details", these are not fixed standards.
19 Always follow the golden rule:
20
21 .. _Golden Rule:
22
23     **If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code,
24     use the style that is already being used so that the source is uniform and
25     easy to follow.**
26
27 Note that some code bases (e.g. ``libc++``) have really good reasons to deviate
28 from the coding standards.  In the case of ``libc++``, this is because the
29 naming and other conventions are dictated by the C++ standard.  If you think
30 there is a specific good reason to deviate from the standards here, please bring
31 it up on the LLVMdev mailing list.
32
33 There are some conventions that are not uniformly followed in the code base
34 (e.g. the naming convention).  This is because they are relatively new, and a
35 lot of code was written before they were put in place.  Our long term goal is
36 for the entire codebase to follow the convention, but we explicitly *do not*
37 want patches that do large-scale reformating of existing code.  On the other
38 hand, it is reasonable to rename the methods of a class if you're about to
39 change it in some other way.  Just do the reformating as a separate commit from
40 the functionality change.
41   
42 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
43 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
44 be included, please mail them to `Chris <mailto:sabre@nondot.org>`_.
45
46 Languages, Libraries, and Standards
47 ===================================
48
49 Most source code in LLVM and other LLVM projects using these coding standards
50 is C++ code. There are some places where C code is used either due to
51 environment restrictions, historical restrictions, or due to third-party source
52 code imported into the tree. Generally, our preference is for standards
53 conforming, modern, and portable C++ code as the implementation language of
54 choice.
55
56 C++ Standard Versions
57 ---------------------
58
59 LLVM, Clang, and LLD are currently written using C++11 conforming code,
60 although we restrict ourselves to features which are available in the major
61 toolchains supported as host compilers. The LLDB project is even more
62 aggressive in the set of host compilers supported and thus uses still more
63 features. Regardless of the supported features, code is expected to (when
64 reasonable) be standard, portable, and modern C++11 code. We avoid unnecessary
65 vendor-specific extensions, etc.
66
67 C++ Standard Library
68 --------------------
69
70 Use the C++ standard library facilities whenever they are available for
71 a particular task. LLVM and related projects emphasize and rely on the standard
72 library facilities for as much as possible. Common support libraries providing
73 functionality missing from the standard library for which there are standard
74 interfaces or active work on adding standard interfaces will often be
75 implemented in the LLVM namespace following the expected standard interface.
76
77 There are some exceptions such as the standard I/O streams library which are
78 avoided. Also, there is much more detailed information on these subjects in the
79 :doc:`ProgrammersManual`.
80
81 Supported C++11 Language and Library Features
82 ---------------------------------------------
83
84 While LLVM, Clang, and LLD use C++11, not all features are available in all of
85 the toolchains which we support. The set of features supported for use in LLVM
86 is the intersection of those supported in MSVC 2012, GCC 4.7, and Clang 3.1.
87 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
88 toolchains accept. Don't argue with the build bots. However, we have some
89 guidance below to help you know what to expect.
90
91 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
92
93 * Clang: http://clang.llvm.org/cxx_status.html
94 * GCC: http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html
95 * MSVC: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
96
97 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
98 of the features that are expected to work. Features not on this list are
99 unlikely to be supported by our host compilers.
100
101 * Rvalue references: N2118_
102
103   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
104
105 * Static assert: N1720_
106 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
107 * Trailing return types: N2541_
108 * Lambdas: N2927_
109
110   * But *not* ``std::function``, until Clang implements `MSVC-compatible RTTI`_.
111
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 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
120 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
121
122 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
123 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
124 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
125 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
126 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
127 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
128 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
129 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
130 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
131 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
132 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
133 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
134 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
135 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
136 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
137 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
138 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
139 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
140 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
141 .. _MSVC-compatible RTTI: http://llvm.org/PR18951
142
143 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
144 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
145 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
146 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
147 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
148 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
149 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
150 being aware of:
151
152 * Not all of the type traits are implemented
153 * No regular expression library.
154 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
155   missing. Fortunately, they are rarely needed.
156 * The locale support is incomplete.
157 * ``std::initializer_list`` (and the constructors and functions that take it as
158   an argument) are not always available, so you cannot (for example) initialize
159   a ``std::vector`` with a braced initializer list.
160
161 Other than these areas you should assume the standard library is available and
162 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
163 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
164 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
165 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
166 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
167 traits header to emulate it.
168
169 .. _the libstdc++ manual:
170   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
171
172 Mechanical Source Issues
173 ========================
174
175 Source Code Formatting
176 ----------------------
177
178 Commenting
179 ^^^^^^^^^^
180
181 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
182 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
183 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
184 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
185 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
186
187 .. _header file comment:
188
189 File Headers
190 """"""""""""
191
192 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
193 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
194 tree.  The standard header looks like this:
195
196 .. code-block:: c++
197
198   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
199   //
200   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
201   //
202   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
203   // License. See LICENSE.TXT for details.
204   //
205   //===----------------------------------------------------------------------===//
206   ///
207   /// \file
208   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
209   /// the base class for all of the VM instructions.
210   ///
211   //===----------------------------------------------------------------------===//
212
213 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
214 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
215 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
216
217 .. note::
218
219     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
220     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
221     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
222     pages.
223
224 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
225 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
226 code can be distributed under and should not be modified in any way.
227
228 The main body is a ``doxygen`` comment describing the purpose of the file.  It
229 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
230 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
231 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
232 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
233 *gotchas* in the code to watch out for.
234
235 Class overviews
236 """""""""""""""
237
238 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
239 class definition should have a comment block that explains what the class is
240 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
241 ``doxygen`` comment block.
242
243 Method information
244 """"""""""""""""""
245
246 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
247 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
248 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
249 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
250 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
251
252 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
253 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
254
255 Comment Formatting
256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
257
258 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
259 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
260 useful to use C style (``/* */``) comments however:
261
262 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
263    comments.
264
265 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
266
267 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
268    comments.
269
270 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
271 properly and are better behaved in general than C style comments.
272
273 Doxygen Use in Documentation Comments
274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
275
276 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
277 comment.
278
279 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
280 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
281 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
282 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
283
284 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
285 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
286 contains documentation for the parameter.
287
288 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
289
290 To document a function parameter, start a new paragraph with the
291 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
292 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
293 respectively.
294
295 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
296 command.
297
298 A minimal documentation comment:
299
300 .. code-block:: c++
301
302   /// \brief Does foo and bar.
303   void fooBar(bool Baz);
304
305 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
306
307 .. code-block:: c++
308
309   /// \brief Does foo and bar.
310   ///
311   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
312   ///
313   /// Typical usage:
314   /// \code
315   ///   fooBar(false, "quux", Res);
316   /// \endcode
317   ///
318   /// \param Quux kind of foo to do.
319   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
320   ///
321   /// \returns true on success.
322   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
323
324 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
325 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
326 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
327 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
328 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
329 as needed.
330
331 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
332 For humans it is obvious which function or class is being documented;
333 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
334 to the correct declaration.
335
336 Wrong:
337
338 .. code-block:: c++
339
340   // In Something.h:
341
342   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
343   class Something {
344   public:
345     /// fooBar - Does foo and bar.
346     void fooBar();
347   };
348
349   // In Something.cpp:
350
351   /// fooBar - Does foo and bar.
352   void Something::fooBar() { ... }
353
354 Correct:
355
356 .. code-block:: c++
357
358   // In Something.h:
359
360   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
361   class Something {
362   public:
363     /// \brief Does foo and bar.
364     void fooBar();
365   };
366
367   // In Something.cpp:
368
369   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
370   void Something::fooBar() { ... }
371
372 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
373 be a good idea to do so.
374
375 Consider:
376
377 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
378   related functions or types;
379
380 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
381   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
382
383 * using member groups and additional comments attached to member
384   groups to organize within a class.
385
386 For example:
387
388 .. code-block:: c++
389
390   class Something {
391     /// \name Functions that do Foo.
392     /// @{
393     void fooBar();
394     void fooBaz();
395     /// @}
396     ...
397   };
398
399 ``#include`` Style
400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
401
402 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
403 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
404 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
405
406 .. _Main Module Header:
407 .. _Local/Private Headers:
408
409 #. Main Module Header
410 #. Local/Private Headers
411 #. ``llvm/...``
412 #. System ``#include``\s
413
414 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
415
416 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
417 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
418 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
419 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
420 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
421 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
422 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
423
424 .. _fit into 80 columns:
425
426 Source Code Width
427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
428
429 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
430 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
431 it.
432
433 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
434 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
435 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
436 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
437 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
438 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
439 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
440 for it (vs something else, like 90 columns).
441
442 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
443 debate.
444
445 Use Spaces Instead of Tabs
446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
447
448 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
449 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
450 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
451 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
452 unreadable, and it is not worth dealing with.
453
454 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
455 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
456 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
457 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
458 incredible diffs that are absolutely worthless.
459
460 Indent Code Consistently
461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
462
463 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
464 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
465 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
466 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
467 and tool-friendly formatting and indentation.
468
469 Format Lambdas Like Blocks Of Code
470 """"""""""""""""""""""""""""""""""
471
472 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
473 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
474 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
475 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
476 by the preceding part of the statement:
477
478 .. code-block:: c++
479
480   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
481     if (a.blah < b.blah)
482       return true;
483     if (a.baz < b.baz)
484       return true;
485     return a.bam < b.bam;
486   });
487
488 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
489 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
490 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
491
492 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
493 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
494 the indent of the ``[]``:
495
496 .. code-block:: c++
497
498   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
499              [] (PHINode *PN) {
500                // process phis...
501              },
502              [] (SelectInst *SI) {
503                // process selects...
504              },
505              [] (LoadInst *LI) {
506                // process loads...
507              },
508              [] (AllocaInst *AI) {
509                // process allocas...
510              });
511
512 Braced Initializer Lists
513 """"""""""""""""""""""""
514
515 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
516 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
517 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
518 nested within each other and within function calls in order to build up
519 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
520 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
521 *not* performing initialization.
522
523 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
524 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
525 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
526 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
527 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
528 understood for formatting nested function calls. Examples:
529
530 .. code-block:: c++
531
532   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
533
534   llvm::Constant *Mask[] = {
535       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
536       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
537       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
538
539 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
540 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
541
542 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
543
544 Language and Compiler Issues
545 ----------------------------
546
547 Treat Compiler Warnings Like Errors
548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
549
550 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
551 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
552 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
553 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
554
555 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
556 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
557 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
558 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
559 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
560 I write code like this:
561
562 .. code-block:: c++
563
564   if (V = getValue()) {
565     ...
566   }
567
568 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
569 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
570 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
571 this:
572
573 .. code-block:: c++
574
575   if ((V = getValue())) {
576     ...
577   }
578
579 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
580 massaging the code appropriately.
581
582 Write Portable Code
583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
584
585 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
586 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
587 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
588
589 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
590 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
591 features are used, they should only be an implementation detail of a library
592 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
593
594 Do not use RTTI or Exceptions
595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
596
597 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
598 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
599 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
600 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
601 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
602 code.
603
604 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
605 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
606 This form of RTTI is opt-in and can be
607 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
608 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
609
610 .. _static constructor:
611
612 Do not use Static Constructors
613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
614
615 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
616 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
617 removed wherever possible.  Besides `well known problems
618 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
619 initialization is undefined between globals in different source files, the
620 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
621 LLVM as a library linked into a larger application.
622   
623 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
624 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
625 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
626 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
627 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
628 application.  There are two problems with this:
629
630 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
631   --- a critical time for GUI apps, among others.
632   
633 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
634   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
635   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
636   pressure on the VM system on low-memory machines.
637
638 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
639 target or other library into an application, but static constructors violate
640 this goal.
641   
642 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
643 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
644 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
645 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
646
647 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
649
650 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
651 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
652 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
653 members public by default.
654
655 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
656 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
657 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
658
659 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
660   the same keyword.  For example:
661
662 .. code-block:: c++
663
664   class Foo;
665
666   // Breaks mangling in MSVC.
667   struct Foo { int Data; };
668
669 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
670   members are declared public.
671
672 .. code-block:: c++
673
674   // Foo feels like a class... this is strange.
675   struct Foo {
676   private:
677     int Data;
678   public:
679     Foo() : Data(0) { }
680     int getData() const { return Data; }
681     void setData(int D) { Data = D; }
682   };
683
684   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
685   struct Bar {
686     int Data;
687     Foo() : Data(0) { }
688   };
689
690 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
692
693 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
694 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
695 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
696 *particular* constructor. Those should look like function calls using
697 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
698 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
699 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
700 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
701 something notionally equivalent. Examples:
702
703 .. code-block:: c++
704
705   class Foo {
706   public:
707     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
708     Foo(std::string filename);
709
710     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
711     Foo(int N);
712
713     // ...
714   };
715
716   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
717   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
718
719   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
720   bar_map.insert({my_key, my_value});
721
722 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
723
724 .. code-block:: c++
725
726   int data[] = {0, 1, 2, 3};
727
728 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
730
731 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
732 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
733 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
734 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
735 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
736 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
737 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
738
739 Beware unnecessary copies with ``auto``
740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
741
742 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
743 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
744 expensive.
745
746 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
747 ``auto *`` when copying pointers.
748
749 .. code-block:: c++
750
751   // Typically there's no reason to copy.
752   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
753   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
754
755   // Remove the reference if you really want a new copy.
756   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
757
758   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
759   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
760   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
761
762 Style Issues
763 ============
764
765 The High-Level Issues
766 ---------------------
767
768 A Public Header File **is** a Module
769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
770
771 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
772 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
773 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
774 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
775 defining a module of functionality.
776
777 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
778 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
779 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
780 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
781 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
782 together.
783
784 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
785 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
786 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
787 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
788 headers should be included after user headers for a translation unit.
789
790 .. _minimal list of #includes:
791
792 ``#include`` as Little as Possible
793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
794
795 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
796 especially in header files.
797
798 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
799 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
800 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
801 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
802 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
803 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
804 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
805 compilation.
806
807 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
808 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
809 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
810 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
811 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
812 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
813 you'll find out about later.
814
815 Keep "Internal" Headers Private
816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
817
818 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
819 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
820 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
821 module header file.  Don't do this!
822
823 If you really need to do something like this, put a private header file in the
824 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
825 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
826
827 .. note::
828
829     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
830     make them private (or protected) and all is well.
831
832 .. _early exits:
833
834 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
836
837 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
838 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
839 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
840 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
841 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
842 exit from a function, consider this "bad" code:
843
844 .. code-block:: c++
845
846   Value *doSomething(Instruction *I) {
847     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
848         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
849       ... some long code ....
850     }
851
852     return 0;
853   }
854
855 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
856 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
857 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
858 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
859 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
860 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
861 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
862 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
863 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
864 it returns null.
865
866 It is much preferred to format the code like this:
867
868 .. code-block:: c++
869
870   Value *doSomething(Instruction *I) {
871     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
872     if (isa<TerminatorInst>(I))
873       return 0;
874
875     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
876     // because goats like cheese.
877     if (!I->hasOneUse())
878       return 0;
879
880     // This is really just here for example.
881     if (!doOtherThing(I))
882       return 0;
883     
884     ... some long code ....
885   }
886
887 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
888 loops.  A silly example is something like this:
889
890 .. code-block:: c++
891
892   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
893     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
894       Value *LHS = BO->getOperand(0);
895       Value *RHS = BO->getOperand(1);
896       if (LHS != RHS) {
897         ...
898       }
899     }
900   }
901
902 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
903 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
904 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
905 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
906 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
907 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
908 It is strongly preferred to structure the loop like this:
909
910 .. code-block:: c++
911
912   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
913     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
914     if (!BO) continue;
915
916     Value *LHS = BO->getOperand(0);
917     Value *RHS = BO->getOperand(1);
918     if (LHS == RHS) continue;
919
920     ...
921   }
922
923 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
924 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
925 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
926 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
927 big understandability win.
928
929 Don't use ``else`` after a ``return``
930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
931
932 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
933 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
934 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
935 example, this is *bad*:
936
937 .. code-block:: c++
938
939   case 'J': {
940     if (Signed) {
941       Type = Context.getsigjmp_bufType();
942       if (Type.isNull()) {
943         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
944         return QualType();
945       } else {
946         break;
947       }
948     } else {
949       Type = Context.getjmp_bufType();
950       if (Type.isNull()) {
951         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
952         return QualType();
953       } else {
954         break;
955       }
956     }
957   }
958
959 It is better to write it like this:
960
961 .. code-block:: c++
962
963   case 'J':
964     if (Signed) {
965       Type = Context.getsigjmp_bufType();
966       if (Type.isNull()) {
967         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
968         return QualType();
969       }
970     } else {
971       Type = Context.getjmp_bufType();
972       if (Type.isNull()) {
973         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
974         return QualType();
975       }
976     }
977     break;
978
979 Or better yet (in this case) as:
980
981 .. code-block:: c++
982
983   case 'J':
984     if (Signed)
985       Type = Context.getsigjmp_bufType();
986     else
987       Type = Context.getjmp_bufType();
988     
989     if (Type.isNull()) {
990       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
991                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
992       return QualType();
993     }
994     break;
995
996 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
997 of when reading the code.
998               
999 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1001
1002 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1003 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1004 sort of thing is:
1005
1006 .. code-block:: c++
1007
1008   bool FoundFoo = false;
1009   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1010     if (BarList[I]->isFoo()) {
1011       FoundFoo = true;
1012       break;
1013     }
1014
1015   if (FoundFoo) {
1016     ...
1017   }
1018
1019 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1020 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1021 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1022 code to be structured like this:
1023
1024 .. code-block:: c++
1025
1026   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1027   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1028     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1029       if (List[I]->isFoo())
1030         return true;
1031     return false;
1032   }
1033   ...
1034
1035   if (containsFoo(BarList)) {
1036     ...
1037   }
1038
1039 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1040 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1041 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1042 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1043 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1044 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1045 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1046 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1047 locality.
1048
1049 The Low-Level Issues
1050 --------------------
1051
1052 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1054
1055 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1056 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1057 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1058 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1059 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1060 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1061
1062 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1063 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1064
1065 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1066   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1067
1068 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1069   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1070   ``Boats``).
1071   
1072 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1073   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1074   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1075
1076 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1077   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1078   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1079   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1080   (e.g. ``ValueKind``).
1081   
1082 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1083   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1084   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1085   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1086   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1087   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1088   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1089   instance:
1090
1091   .. code-block:: c++
1092
1093       enum {
1094         MaxSize = 42,
1095         Density = 12
1096       };
1097   
1098 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1099 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1100 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1101 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1102 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1103
1104 Here are some examples of good and bad names:
1105
1106 .. code-block:: c++
1107
1108   class VehicleMaker {
1109     ...
1110     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1111     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1112     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1113                                 // kind of factories.
1114   };
1115
1116   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1117     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1118     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1119     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1120     ...
1121   }
1122
1123 Assert Liberally
1124 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1125
1126 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1127 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1128 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1129 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1130 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1131
1132 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1133 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1134 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1135 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1136
1137 .. code-block:: c++
1138
1139   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1140     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1141     return Operands[I];
1142   }
1143
1144 Here are more examples:
1145
1146 .. code-block:: c++
1147
1148   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1149
1150   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1151
1152   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1153
1154   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1155
1156   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1157
1158 You get the idea.
1159
1160 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1161 reached.  These were typically of the form:
1162
1163 .. code-block:: c++
1164
1165   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1166
1167 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1168 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1169 assertions are compiled out.
1170
1171 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1172
1173 .. code-block:: c++
1174
1175   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1176
1177 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1178 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1179 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1180 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1181 to the "abort" implementation.
1182
1183 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1184 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1185
1186 .. code-block:: c++
1187
1188   unsigned Size = V.size();
1189   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1190
1191   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1192   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1193
1194 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1195 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1196 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1197 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1198 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1199 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1200 this:
1201
1202 .. code-block:: c++
1203
1204   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1205
1206   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1207   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1208
1209 Do Not Use ``using namespace std``
1210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1211
1212 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1213 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1214 std;``".
1215
1216 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1217 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1218 bad thing.
1219
1220 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1221 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1222 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1223 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1224 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1225 portability rule is important because different standard library implementations
1226 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1227 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1228 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1229
1230 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1231 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1232 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1233 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1234 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1235 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1236 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1237 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1238 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1239
1240 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1242
1243 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1244 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1245 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1246 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1247 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1248
1249 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1251
1252 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1253 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1254 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1255 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1256 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1257 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1258 supports the warning.
1259
1260 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1261 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1262 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1263 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1264 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1265 the switch.
1266
1267 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1269
1270 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1271 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1272 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1273 linker error because it wasn't implemented.
1274
1275 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1276 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1277 method will never be implemented. This enables other checks like
1278 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1279 methods.
1280
1281 To maintain compatibility with C++03, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used
1282 which will expand to ``= delete`` if the compiler supports it. These methods
1283 should still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1284
1285 .. code-block:: c++
1286
1287   class DontCopy {
1288   private:
1289     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1290     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1291   public:
1292     ...
1293   };
1294
1295 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1297
1298 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1299 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1300 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1301 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1302 style:
1303
1304 .. code-block:: c++
1305
1306   BasicBlock *BB = ...
1307   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1308     ... use I ...
1309
1310 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1311 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1312 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1313 convenient way to do this is like so:
1314
1315 .. code-block:: c++
1316
1317   BasicBlock *BB = ...
1318   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1319     ... use I ...
1320
1321 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1322 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1323 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1324 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1325 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1326 did it intentionally.
1327
1328 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1329 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1330 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1331 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1332 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1333 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1334 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1335 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1336
1337 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1338 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1339 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1340 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1341 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1342 understand what it does.
1343
1344 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1345 prefer it.
1346
1347 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1349
1350 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1351 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1352 into every translation unit that includes it.
1353   
1354 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1355 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1356 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1357 ``std::ostream`` style APIs.
1358
1359 .. note::
1360
1361   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1362   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1363
1364 .. _raw_ostream:
1365
1366 Use ``raw_ostream``
1367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1368
1369 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1370 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1371 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1372 ``ostream``.
1373
1374 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1375 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1376 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1377 to ``raw_ostream`` instances.
1378
1379 Avoid ``std::endl``
1380 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1381
1382 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1383 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1384 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1385
1386 .. code-block:: c++
1387
1388   std::cout << std::endl;
1389   std::cout << '\n' << std::flush;
1390
1391 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1392 it's better to use a literal ``'\n'``.
1393
1394 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1396
1397 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1398 put the ``inline`` keyword in this case.
1399
1400 Don't:
1401
1402 .. code-block:: c++
1403
1404   class Foo {
1405   public:
1406     inline void bar() {
1407       // ...
1408     }
1409   };
1410
1411 Do:
1412
1413 .. code-block:: c++
1414
1415   class Foo {
1416   public:
1417     void bar() {
1418       // ...
1419     }
1420   };
1421
1422 Microscopic Details
1423 -------------------
1424
1425 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1426 reasoning on why we prefer them.
1427
1428 Spaces Before Parentheses
1429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1430
1431 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1432 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1433 macros.  For example, this is good:
1434
1435 .. code-block:: c++
1436
1437   if (X) ...
1438   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1439   while (LLVMRocks) ...
1440
1441   somefunc(42);
1442   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1443   
1444   A = foo(42, 92) + bar(X);
1445
1446 and this is bad:
1447
1448 .. code-block:: c++
1449
1450   if(X) ...
1451   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1452   while(LLVMRocks) ...
1453
1454   somefunc (42);
1455   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1456   
1457   A = foo (42, 92) + bar (X);
1458
1459 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1460 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1461 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1462 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1463 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1464 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1465 misread the "``A``" example as:
1466
1467 .. code-block:: c++
1468
1469   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1470
1471 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1472 this misinterpretation.
1473
1474 Prefer Preincrement
1475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1476
1477 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1478 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1479 whenever possible.
1480
1481 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1482 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1483 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1484 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1485 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1486 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1487
1488
1489 Namespace Indentation
1490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1491
1492 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1493 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1494 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1495 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1496 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1497 being closed by a ``}``.  For example:
1498
1499 .. code-block:: c++
1500
1501   namespace llvm {
1502   namespace knowledge {
1503
1504   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1505   /// understanding of and contains the data associated with it.
1506   class Grokable {
1507   ...
1508   public:
1509     explicit Grokable() { ... }
1510     virtual ~Grokable() = 0;
1511   
1512     ...
1513
1514   };
1515
1516   } // end namespace knowledge
1517   } // end namespace llvm
1518
1519
1520 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1521 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1522 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1523 source files that are being closed half way through the file probably could use
1524 clarification.
1525
1526 .. _static:
1527
1528 Anonymous Namespaces
1529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1530
1531 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1532 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1533 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1534 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1535 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1536 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1537 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1538 classes private to a file.
1539
1540 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1541 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1542 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1543 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1544 chunk of the file.
1545
1546 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1547 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1548 good:
1549
1550 .. code-block:: c++
1551
1552   namespace {
1553   class StringSort {
1554   ...
1555   public:
1556     StringSort(...)
1557     bool operator<(const char *RHS) const;
1558   };
1559   } // end anonymous namespace
1560
1561   static void runHelper() { 
1562     ... 
1563   }
1564
1565   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1566     ...
1567   }
1568
1569 This is bad:
1570
1571 .. code-block:: c++
1572
1573   namespace {
1574
1575   class StringSort {
1576   ...
1577   public:
1578     StringSort(...)
1579     bool operator<(const char *RHS) const;
1580   };
1581
1582   void runHelper() { 
1583     ... 
1584   }
1585
1586   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1587     ...
1588   }
1589
1590   } // end anonymous namespace
1591
1592 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1593 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1594 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1595 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1596 namespace just because it was declared there.
1597
1598 See Also
1599 ========
1600
1601 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1602 Two particularly important books for our work are:
1603
1604 #. `Effective C++
1605    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1606    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1607    "Effective STL" by the same author.
1608
1609 #. `Large-Scale C++ Software Design
1610    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1611    by John Lakos
1612
1613 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1614 something.