Fix Windows bots.
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.rst
1 =====================
2 LLVM Coding Standards
3 =====================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in
12 the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
13 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards are
14 particularly important for large-scale code bases that follow a library-based
15 design (like LLVM).
16
17 While this document may provide guidance for some mechanical formatting issues,
18 whitespace, or other "microscopic details", these are not fixed standards.
19 Always follow the golden rule:
20
21 .. _Golden Rule:
22
23     **If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code,
24     use the style that is already being used so that the source is uniform and
25     easy to follow.**
26
27 Note that some code bases (e.g. ``libc++``) have really good reasons to deviate
28 from the coding standards.  In the case of ``libc++``, this is because the
29 naming and other conventions are dictated by the C++ standard.  If you think
30 there is a specific good reason to deviate from the standards here, please bring
31 it up on the LLVMdev mailing list.
32
33 There are some conventions that are not uniformly followed in the code base
34 (e.g. the naming convention).  This is because they are relatively new, and a
35 lot of code was written before they were put in place.  Our long term goal is
36 for the entire codebase to follow the convention, but we explicitly *do not*
37 want patches that do large-scale reformating of existing code.  On the other
38 hand, it is reasonable to rename the methods of a class if you're about to
39 change it in some other way.  Just do the reformating as a separate commit from
40 the functionality change.
41   
42 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
43 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
44 be included, please mail them to `Chris <mailto:sabre@nondot.org>`_.
45
46 Languages, Libraries, and Standards
47 ===================================
48
49 Most source code in LLVM and other LLVM projects using these coding standards
50 is C++ code. There are some places where C code is used either due to
51 environment restrictions, historical restrictions, or due to third-party source
52 code imported into the tree. Generally, our preference is for standards
53 conforming, modern, and portable C++ code as the implementation language of
54 choice.
55
56 C++ Standard Versions
57 ---------------------
58
59 LLVM, Clang, and LLD are currently written using C++11 conforming code,
60 although we restrict ourselves to features which are available in the major
61 toolchains supported as host compilers. The LLDB project is even more
62 aggressive in the set of host compilers supported and thus uses still more
63 features. Regardless of the supported features, code is expected to (when
64 reasonable) be standard, portable, and modern C++11 code. We avoid unnecessary
65 vendor-specific extensions, etc.
66
67 C++ Standard Library
68 --------------------
69
70 Use the C++ standard library facilities whenever they are available for
71 a particular task. LLVM and related projects emphasize and rely on the standard
72 library facilities for as much as possible. Common support libraries providing
73 functionality missing from the standard library for which there are standard
74 interfaces or active work on adding standard interfaces will often be
75 implemented in the LLVM namespace following the expected standard interface.
76
77 There are some exceptions such as the standard I/O streams library which are
78 avoided. Also, there is much more detailed information on these subjects in the
79 :doc:`ProgrammersManual`.
80
81 Supported C++11 Language and Library Features
82 ---------------------------------------------
83
84 While LLVM, Clang, and LLD use C++11, not all features are available in all of
85 the toolchains which we support. The set of features supported for use in LLVM
86 is the intersection of those supported in MSVC 2013, GCC 4.7, and Clang 3.1.
87 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
88 toolchains accept. Don't argue with the build bots. However, we have some
89 guidance below to help you know what to expect.
90
91 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
92
93 * Clang: http://clang.llvm.org/cxx_status.html
94 * GCC: http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html
95 * MSVC: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
96
97 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
98 of the features that are expected to work. Features not on this list are
99 unlikely to be supported by our host compilers.
100
101 * Rvalue references: N2118_
102
103   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
104
105 * Static assert: N1720_
106 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
107 * Trailing return types: N2541_
108 * Lambdas: N2927_
109
110   * But *not* lambdas with default arguments.
111
112 * ``decltype``: N2343_
113 * Nested closing right angle brackets: N1757_
114 * Extern templates: N1987_
115 * ``nullptr``: N2431_
116 * Strongly-typed and forward declarable enums: N2347_, N2764_
117 * Local and unnamed types as template arguments: N2657_
118 * Range-based for-loop: N2930_
119
120   * But ``{}`` are required around inner ``do {} while()`` loops.  As a result,
121     ``{}`` are required around function-like macros inside range-based for
122     loops.
123
124 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
125 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
126 * Variadic templates: N2242_
127 * Explicit conversion operators: N2437_
128 * Defaulted and deleted functions: N2346_
129
130   * But not defaulted move constructors or move assignment operators, MSVC 2013
131     cannot synthesize them.
132 * Initializer lists: N2627_
133 * Delegating constructors: N1986_
134
135 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
136 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
137 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
138 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
139 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
140 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
141 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
142 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
143 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
144 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
145 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
146 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
147 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
148 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
149 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
150 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
151 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
152 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
153 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
154 .. _N2242: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2242.pdf
155 .. _N2437: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2437.pdf
156 .. _N2346: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2346.htm
157 .. _N2627: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2672.htm
158 .. _N1986: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1986.pdf
159 .. _MSVC-compatible RTTI: http://llvm.org/PR18951
160
161 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
162 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
163 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
164 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
165 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
166 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
167 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
168 being aware of:
169
170 * Not all of the type traits are implemented
171 * No regular expression library.
172 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
173   missing. Fortunately, they are rarely needed.
174 * The locale support is incomplete.
175 * ``std::equal()`` (and other algorithms) incorrectly assert in MSVC when given
176   ``nullptr`` as an iterator.
177
178 Other than these areas you should assume the standard library is available and
179 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
180 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
181 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
182 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
183 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
184 traits header to emulate it.
185
186 .. _the libstdc++ manual:
187   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
188
189 Other Languages
190 ---------------
191
192 Any code written in the Go programming language is not subject to the
193 formatting rules below. Instead, we adopt the formatting rules enforced by
194 the `gofmt`_ tool.
195
196 Go code should strive to be idiomatic. Two good sets of guidelines for what
197 this means are `Effective Go`_ and `Go Code Review Comments`_.
198
199 .. _gofmt:
200   https://golang.org/cmd/gofmt/
201
202 .. _Effective Go:
203   https://golang.org/doc/effective_go.html
204
205 .. _Go Code Review Comments:
206   https://code.google.com/p/go-wiki/wiki/CodeReviewComments
207
208 Mechanical Source Issues
209 ========================
210
211 Source Code Formatting
212 ----------------------
213
214 Commenting
215 ^^^^^^^^^^
216
217 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
218 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
219 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
220 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
221 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
222
223 .. _header file comment:
224
225 File Headers
226 """"""""""""
227
228 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
229 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
230 tree.  The standard header looks like this:
231
232 .. code-block:: c++
233
234   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
235   //
236   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
237   //
238   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
239   // License. See LICENSE.TXT for details.
240   //
241   //===----------------------------------------------------------------------===//
242   ///
243   /// \file
244   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
245   /// the base class for all of the VM instructions.
246   ///
247   //===----------------------------------------------------------------------===//
248
249 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
250 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
251 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
252
253 .. note::
254
255     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
256     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
257     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
258     pages.
259
260 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
261 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
262 code can be distributed under and should not be modified in any way.
263
264 The main body is a ``doxygen`` comment (identified by the ``///`` comment
265 marker instead of the usual ``//``) describing the purpose of the file.  It
266 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
267 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
268 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
269 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
270 *gotchas* in the code to watch out for.
271
272 Class overviews
273 """""""""""""""
274
275 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
276 class definition should have a comment block that explains what the class is
277 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
278 ``doxygen`` comment block.
279
280 Method information
281 """"""""""""""""""
282
283 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
284 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
285 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
286 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
287 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
288
289 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
290 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
291
292 Comment Formatting
293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
294
295 In general, prefer C++ style comments (``//`` for normal comments, ``///`` for
296 ``doxygen`` documentation comments).  They take less space, require
297 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
298 useful to use C style (``/* */``) comments however:
299
300 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
301    comments.
302
303 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
304
305 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
306    comments.
307
308 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
309 properly and are better behaved in general than C style comments.
310
311 Doxygen Use in Documentation Comments
312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
313
314 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
315 comment.
316
317 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
318 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
319 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
320 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
321
322 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
323 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
324 contains documentation for the parameter.
325
326 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
327
328 To document a function parameter, start a new paragraph with the
329 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
330 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
331 respectively.
332
333 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
334 command.
335
336 A minimal documentation comment:
337
338 .. code-block:: c++
339
340   /// \brief Does foo and bar.
341   void fooBar(bool Baz);
342
343 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
344
345 .. code-block:: c++
346
347   /// \brief Does foo and bar.
348   ///
349   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
350   ///
351   /// Typical usage:
352   /// \code
353   ///   fooBar(false, "quux", Res);
354   /// \endcode
355   ///
356   /// \param Quux kind of foo to do.
357   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
358   ///
359   /// \returns true on success.
360   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
361
362 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
363 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
364 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
365 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
366 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
367 as needed.
368
369 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
370 For humans it is obvious which function or class is being documented;
371 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
372 to the correct declaration.
373
374 Wrong:
375
376 .. code-block:: c++
377
378   // In Something.h:
379
380   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
381   class Something {
382   public:
383     /// fooBar - Does foo and bar.
384     void fooBar();
385   };
386
387   // In Something.cpp:
388
389   /// fooBar - Does foo and bar.
390   void Something::fooBar() { ... }
391
392 Correct:
393
394 .. code-block:: c++
395
396   // In Something.h:
397
398   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
399   class Something {
400   public:
401     /// \brief Does foo and bar.
402     void fooBar();
403   };
404
405   // In Something.cpp:
406
407   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
408   void Something::fooBar() { ... }
409
410 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
411 be a good idea to do so.
412
413 Consider:
414
415 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
416   related functions or types;
417
418 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
419   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
420
421 * using member groups and additional comments attached to member
422   groups to organize within a class.
423
424 For example:
425
426 .. code-block:: c++
427
428   class Something {
429     /// \name Functions that do Foo.
430     /// @{
431     void fooBar();
432     void fooBaz();
433     /// @}
434     ...
435   };
436
437 ``#include`` Style
438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
439
440 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
441 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
442 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
443
444 .. _Main Module Header:
445 .. _Local/Private Headers:
446
447 #. Main Module Header
448 #. Local/Private Headers
449 #. ``llvm/...``
450 #. System ``#include``\s
451
452 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
453
454 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
455 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
456 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
457 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
458 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
459 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
460 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
461
462 .. _fit into 80 columns:
463
464 Source Code Width
465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
466
467 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
468 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
469 it.
470
471 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
472 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
473 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
474 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
475 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
476 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
477 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
478 for it (vs something else, like 90 columns).
479
480 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
481 debate.
482
483 Use Spaces Instead of Tabs
484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
485
486 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
487 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
488 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
489 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
490 unreadable, and it is not worth dealing with.
491
492 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
493 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
494 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
495 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
496 incredible diffs that are absolutely worthless.
497
498 Indent Code Consistently
499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
500
501 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
502 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
503 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
504 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
505 and tool-friendly formatting and indentation.
506
507 Format Lambdas Like Blocks Of Code
508 """"""""""""""""""""""""""""""""""
509
510 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
511 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
512 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
513 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
514 by the preceding part of the statement:
515
516 .. code-block:: c++
517
518   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
519     if (a.blah < b.blah)
520       return true;
521     if (a.baz < b.baz)
522       return true;
523     return a.bam < b.bam;
524   });
525
526 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
527 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
528 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
529
530 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
531 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
532 the indent of the ``[]``:
533
534 .. code-block:: c++
535
536   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
537              [] (PHINode *PN) {
538                // process phis...
539              },
540              [] (SelectInst *SI) {
541                // process selects...
542              },
543              [] (LoadInst *LI) {
544                // process loads...
545              },
546              [] (AllocaInst *AI) {
547                // process allocas...
548              });
549
550 Braced Initializer Lists
551 """"""""""""""""""""""""
552
553 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
554 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
555 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
556 nested within each other and within function calls in order to build up
557 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
558 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
559 *not* performing initialization.
560
561 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
562 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
563 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
564 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
565 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
566 understood for formatting nested function calls. Examples:
567
568 .. code-block:: c++
569
570   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
571
572   llvm::Constant *Mask[] = {
573       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
574       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
575       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
576
577 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
578 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
579
580 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
581
582 Language and Compiler Issues
583 ----------------------------
584
585 Treat Compiler Warnings Like Errors
586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
587
588 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
589 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
590 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
591 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
592
593 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
594 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
595 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
596 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
597 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
598 I write code like this:
599
600 .. code-block:: c++
601
602   if (V = getValue()) {
603     ...
604   }
605
606 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
607 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
608 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
609 this:
610
611 .. code-block:: c++
612
613   if ((V = getValue())) {
614     ...
615   }
616
617 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
618 massaging the code appropriately.
619
620 Write Portable Code
621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
622
623 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
624 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
625 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
626
627 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
628 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
629 features are used, they should only be an implementation detail of a library
630 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
631
632 Do not use RTTI or Exceptions
633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
634
635 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
636 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
637 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
638 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
639 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
640 code.
641
642 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
643 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
644 This form of RTTI is opt-in and can be
645 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
646 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
647
648 .. _static constructor:
649
650 Do not use Static Constructors
651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
652
653 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
654 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
655 removed wherever possible.  Besides `well known problems
656 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
657 initialization is undefined between globals in different source files, the
658 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
659 LLVM as a library linked into a larger application.
660   
661 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
662 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
663 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
664 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
665 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
666 application.  There are two problems with this:
667
668 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
669   --- a critical time for GUI apps, among others.
670   
671 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
672   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
673   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
674   pressure on the VM system on low-memory machines.
675
676 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
677 target or other library into an application, but static constructors violate
678 this goal.
679   
680 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
681 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
682 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
683 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
684
685 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
687
688 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
689 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
690 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
691 members public by default.
692
693 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
694 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
695 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
696
697 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
698   the same keyword.  For example:
699
700 .. code-block:: c++
701
702   class Foo;
703
704   // Breaks mangling in MSVC.
705   struct Foo { int Data; };
706
707 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
708   members are declared public.
709
710 .. code-block:: c++
711
712   // Foo feels like a class... this is strange.
713   struct Foo {
714   private:
715     int Data;
716   public:
717     Foo() : Data(0) { }
718     int getData() const { return Data; }
719     void setData(int D) { Data = D; }
720   };
721
722   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
723   struct Bar {
724     int Data;
725     Bar() : Data(0) { }
726   };
727
728 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
730
731 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
732 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
733 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
734 *particular* constructor. Those should look like function calls using
735 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
736 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
737 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
738 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
739 something notionally equivalent. Examples:
740
741 .. code-block:: c++
742
743   class Foo {
744   public:
745     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
746     Foo(std::string filename);
747
748     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
749     Foo(int N);
750
751     // ...
752   };
753
754   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
755   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
756
757   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
758   bar_map.insert({my_key, my_value});
759
760 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
761
762 .. code-block:: c++
763
764   int data[] = {0, 1, 2, 3};
765
766 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
768
769 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
770 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
771 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
772 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
773 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
774 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
775 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
776
777 Beware unnecessary copies with ``auto``
778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
779
780 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
781 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
782 expensive.
783
784 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
785 ``auto *`` when copying pointers.
786
787 .. code-block:: c++
788
789   // Typically there's no reason to copy.
790   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
791   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
792
793   // Remove the reference if you really want a new copy.
794   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
795
796   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
797   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
798   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
799
800 Style Issues
801 ============
802
803 The High-Level Issues
804 ---------------------
805
806 A Public Header File **is** a Module
807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
808
809 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
810 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
811 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
812 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
813 defining a module of functionality.
814
815 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
816 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
817 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
818 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
819 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
820 together.
821
822 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
823 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
824 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
825 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
826 headers should be included after user headers for a translation unit.
827
828 .. _minimal list of #includes:
829
830 ``#include`` as Little as Possible
831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
832
833 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
834 especially in header files.
835
836 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
837 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
838 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
839 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
840 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
841 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
842 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
843 compilation.
844
845 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
846 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
847 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
848 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
849 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
850 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
851 you'll find out about later.
852
853 Keep "Internal" Headers Private
854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
855
856 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
857 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
858 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
859 module header file.  Don't do this!
860
861 If you really need to do something like this, put a private header file in the
862 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
863 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
864
865 .. note::
866
867     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
868     make them private (or protected) and all is well.
869
870 .. _early exits:
871
872 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
874
875 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
876 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
877 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
878 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
879 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
880 exit from a function, consider this "bad" code:
881
882 .. code-block:: c++
883
884   Value *doSomething(Instruction *I) {
885     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
886         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
887       ... some long code ....
888     }
889
890     return 0;
891   }
892
893 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
894 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
895 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
896 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
897 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
898 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
899 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
900 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
901 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
902 it returns null.
903
904 It is much preferred to format the code like this:
905
906 .. code-block:: c++
907
908   Value *doSomething(Instruction *I) {
909     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
910     if (isa<TerminatorInst>(I))
911       return 0;
912
913     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
914     // because goats like cheese.
915     if (!I->hasOneUse())
916       return 0;
917
918     // This is really just here for example.
919     if (!doOtherThing(I))
920       return 0;
921     
922     ... some long code ....
923   }
924
925 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
926 loops.  A silly example is something like this:
927
928 .. code-block:: c++
929
930   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
931     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
932       Value *LHS = BO->getOperand(0);
933       Value *RHS = BO->getOperand(1);
934       if (LHS != RHS) {
935         ...
936       }
937     }
938   }
939
940 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
941 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
942 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
943 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
944 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
945 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
946 It is strongly preferred to structure the loop like this:
947
948 .. code-block:: c++
949
950   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
951     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
952     if (!BO) continue;
953
954     Value *LHS = BO->getOperand(0);
955     Value *RHS = BO->getOperand(1);
956     if (LHS == RHS) continue;
957
958     ...
959   }
960
961 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
962 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
963 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
964 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
965 big understandability win.
966
967 Don't use ``else`` after a ``return``
968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
969
970 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
971 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
972 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
973 example, this is *bad*:
974
975 .. code-block:: c++
976
977   case 'J': {
978     if (Signed) {
979       Type = Context.getsigjmp_bufType();
980       if (Type.isNull()) {
981         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
982         return QualType();
983       } else {
984         break;
985       }
986     } else {
987       Type = Context.getjmp_bufType();
988       if (Type.isNull()) {
989         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
990         return QualType();
991       } else {
992         break;
993       }
994     }
995   }
996
997 It is better to write it like this:
998
999 .. code-block:: c++
1000
1001   case 'J':
1002     if (Signed) {
1003       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1004       if (Type.isNull()) {
1005         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
1006         return QualType();
1007       }
1008     } else {
1009       Type = Context.getjmp_bufType();
1010       if (Type.isNull()) {
1011         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1012         return QualType();
1013       }
1014     }
1015     break;
1016
1017 Or better yet (in this case) as:
1018
1019 .. code-block:: c++
1020
1021   case 'J':
1022     if (Signed)
1023       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1024     else
1025       Type = Context.getjmp_bufType();
1026     
1027     if (Type.isNull()) {
1028       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
1029                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1030       return QualType();
1031     }
1032     break;
1033
1034 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1035 of when reading the code.
1036               
1037 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1039
1040 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1041 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1042 sort of thing is:
1043
1044 .. code-block:: c++
1045
1046   bool FoundFoo = false;
1047   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1048     if (BarList[I]->isFoo()) {
1049       FoundFoo = true;
1050       break;
1051     }
1052
1053   if (FoundFoo) {
1054     ...
1055   }
1056
1057 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1058 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1059 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1060 code to be structured like this:
1061
1062 .. code-block:: c++
1063
1064   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1065   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1066     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1067       if (List[I]->isFoo())
1068         return true;
1069     return false;
1070   }
1071   ...
1072
1073   if (containsFoo(BarList)) {
1074     ...
1075   }
1076
1077 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1078 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1079 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1080 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1081 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1082 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1083 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1084 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1085 locality.
1086
1087 The Low-Level Issues
1088 --------------------
1089
1090 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1092
1093 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1094 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1095 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1096 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1097 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1098 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1099
1100 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1101 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1102
1103 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1104   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1105
1106 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1107   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1108   ``Boats``).
1109   
1110 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1111   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1112   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1113
1114 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1115   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1116   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1117   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1118   (e.g. ``ValueKind``).
1119   
1120 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1121   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1122   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1123   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1124   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1125   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1126   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1127   instance:
1128
1129   .. code-block:: c++
1130
1131       enum {
1132         MaxSize = 42,
1133         Density = 12
1134       };
1135   
1136 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1137 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1138 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1139 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1140 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1141
1142 Here are some examples of good and bad names:
1143
1144 .. code-block:: c++
1145
1146   class VehicleMaker {
1147     ...
1148     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1149     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1150     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1151                                 // kind of factories.
1152   };
1153
1154   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1155     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1156     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1157     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1158     ...
1159   }
1160
1161 Assert Liberally
1162 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1163
1164 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1165 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1166 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1167 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1168 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1169
1170 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1171 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1172 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1173 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1174
1175 .. code-block:: c++
1176
1177   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1178     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1179     return Operands[I];
1180   }
1181
1182 Here are more examples:
1183
1184 .. code-block:: c++
1185
1186   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1187
1188   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1189
1190   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1191
1192   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1193
1194   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1195
1196 You get the idea.
1197
1198 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1199 reached.  These were typically of the form:
1200
1201 .. code-block:: c++
1202
1203   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1204
1205 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1206 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1207 assertions are compiled out.
1208
1209 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1210
1211 .. code-block:: c++
1212
1213   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1214
1215 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1216 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1217 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1218 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1219 to the "abort" implementation.
1220
1221 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1222 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1223
1224 .. code-block:: c++
1225
1226   unsigned Size = V.size();
1227   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1228
1229   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1230   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1231
1232 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1233 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1234 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1235 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1236 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1237 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1238 this:
1239
1240 .. code-block:: c++
1241
1242   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1243
1244   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1245   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1246
1247 Do Not Use ``using namespace std``
1248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1249
1250 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1251 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1252 std;``".
1253
1254 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1255 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1256 bad thing.
1257
1258 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1259 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1260 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1261 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1262 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1263 portability rule is important because different standard library implementations
1264 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1265 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1266 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1267
1268 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1269 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1270 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1271 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1272 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1273 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1274 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1275 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1276 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1277
1278 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1280
1281 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1282 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1283 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1284 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1285 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1286
1287 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1289
1290 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1291 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1292 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1293 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1294 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1295 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1296 supports the warning.
1297
1298 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1299 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1300 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1301 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1302 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1303 the switch.
1304
1305 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1307
1308 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1309 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1310 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1311 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1312 style:
1313
1314 .. code-block:: c++
1315
1316   BasicBlock *BB = ...
1317   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1318     ... use I ...
1319
1320 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1321 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1322 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1323 convenient way to do this is like so:
1324
1325 .. code-block:: c++
1326
1327   BasicBlock *BB = ...
1328   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1329     ... use I ...
1330
1331 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1332 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1333 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1334 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1335 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1336 did it intentionally.
1337
1338 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1339 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1340 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1341 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1342 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1343 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1344 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1345 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1346
1347 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1348 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1349 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1350 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1351 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1352 understand what it does.
1353
1354 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1355 prefer it.
1356
1357 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1359
1360 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1361 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1362 into every translation unit that includes it.
1363   
1364 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1365 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1366 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1367 ``std::ostream`` style APIs.
1368
1369 .. note::
1370
1371   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1372   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1373
1374 .. _raw_ostream:
1375
1376 Use ``raw_ostream``
1377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1378
1379 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1380 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1381 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1382 ``ostream``.
1383
1384 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1385 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1386 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1387 to ``raw_ostream`` instances.
1388
1389 Avoid ``std::endl``
1390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1391
1392 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1393 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1394 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1395
1396 .. code-block:: c++
1397
1398   std::cout << std::endl;
1399   std::cout << '\n' << std::flush;
1400
1401 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1402 it's better to use a literal ``'\n'``.
1403
1404 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1406
1407 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1408 put the ``inline`` keyword in this case.
1409
1410 Don't:
1411
1412 .. code-block:: c++
1413
1414   class Foo {
1415   public:
1416     inline void bar() {
1417       // ...
1418     }
1419   };
1420
1421 Do:
1422
1423 .. code-block:: c++
1424
1425   class Foo {
1426   public:
1427     void bar() {
1428       // ...
1429     }
1430   };
1431
1432 Microscopic Details
1433 -------------------
1434
1435 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1436 reasoning on why we prefer them.
1437
1438 Spaces Before Parentheses
1439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1440
1441 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1442 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1443 macros.  For example, this is good:
1444
1445 .. code-block:: c++
1446
1447   if (X) ...
1448   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1449   while (LLVMRocks) ...
1450
1451   somefunc(42);
1452   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1453   
1454   A = foo(42, 92) + bar(X);
1455
1456 and this is bad:
1457
1458 .. code-block:: c++
1459
1460   if(X) ...
1461   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1462   while(LLVMRocks) ...
1463
1464   somefunc (42);
1465   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1466   
1467   A = foo (42, 92) + bar (X);
1468
1469 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1470 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1471 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1472 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1473 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1474 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1475 misread the "``A``" example as:
1476
1477 .. code-block:: c++
1478
1479   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1480
1481 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1482 this misinterpretation.
1483
1484 Prefer Preincrement
1485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1486
1487 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1488 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1489 whenever possible.
1490
1491 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1492 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1493 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1494 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1495 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1496 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1497
1498
1499 Namespace Indentation
1500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1501
1502 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1503 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1504 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1505 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1506 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1507 being closed by a ``}``.  For example:
1508
1509 .. code-block:: c++
1510
1511   namespace llvm {
1512   namespace knowledge {
1513
1514   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1515   /// understanding of and contains the data associated with it.
1516   class Grokable {
1517   ...
1518   public:
1519     explicit Grokable() { ... }
1520     virtual ~Grokable() = 0;
1521   
1522     ...
1523
1524   };
1525
1526   } // end namespace knowledge
1527   } // end namespace llvm
1528
1529
1530 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1531 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1532 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1533 source files that are being closed half way through the file probably could use
1534 clarification.
1535
1536 .. _static:
1537
1538 Anonymous Namespaces
1539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1540
1541 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1542 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1543 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1544 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1545 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1546 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1547 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1548 classes private to a file.
1549
1550 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1551 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1552 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1553 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1554 chunk of the file.
1555
1556 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1557 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1558 good:
1559
1560 .. code-block:: c++
1561
1562   namespace {
1563   class StringSort {
1564   ...
1565   public:
1566     StringSort(...)
1567     bool operator<(const char *RHS) const;
1568   };
1569   } // end anonymous namespace
1570
1571   static void runHelper() { 
1572     ... 
1573   }
1574
1575   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1576     ...
1577   }
1578
1579 This is bad:
1580
1581 .. code-block:: c++
1582
1583   namespace {
1584
1585   class StringSort {
1586   ...
1587   public:
1588     StringSort(...)
1589     bool operator<(const char *RHS) const;
1590   };
1591
1592   void runHelper() { 
1593     ... 
1594   }
1595
1596   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1597     ...
1598   }
1599
1600   } // end anonymous namespace
1601
1602 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1603 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1604 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1605 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1606 namespace just because it was declared there.
1607
1608 See Also
1609 ========
1610
1611 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1612 Two particularly important books for our work are:
1613
1614 #. `Effective C++
1615    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1616    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1617    "Effective STL" by the same author.
1618
1619 #. `Large-Scale C++ Software Design
1620    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1621    by John Lakos
1622
1623 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1624 something.