[Kaleidoscope] Clang-format the Kaleidoscope tutorials.
[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 LLVM-dev 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 * Default member initializers (non-static data member initializers): N2756_
135
136   * Only use these for scalar members that would otherwise be left
137     uninitialized. Non-scalar members generally have appropriate default
138     constructors, and MSVC 2013 has problems when braced initializer lists are
139     involved.
140
141 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
142 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
143 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
144 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
145 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
146 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
147 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
148 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
149 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
150 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
151 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
152 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
153 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
154 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
155 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
156 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
157 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
158 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
159 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
160 .. _N2242: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2242.pdf
161 .. _N2437: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2437.pdf
162 .. _N2346: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2346.htm
163 .. _N2627: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2672.htm
164 .. _N1986: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1986.pdf
165 .. _N2756: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2756.htm
166
167 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
168 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
169 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
170 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
171 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
172 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
173 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
174 being aware of:
175
176 * Not all of the type traits are implemented
177 * No regular expression library.
178 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
179   missing. Fortunately, they are rarely needed.
180 * The locale support is incomplete.
181 * ``std::equal()`` (and other algorithms) incorrectly assert in MSVC when given
182   ``nullptr`` as an iterator.
183
184 Other than these areas you should assume the standard library is available and
185 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
186 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
187 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
188 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
189 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
190 traits header to emulate it.
191
192 .. _the libstdc++ manual:
193   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
194
195 Other Languages
196 ---------------
197
198 Any code written in the Go programming language is not subject to the
199 formatting rules below. Instead, we adopt the formatting rules enforced by
200 the `gofmt`_ tool.
201
202 Go code should strive to be idiomatic. Two good sets of guidelines for what
203 this means are `Effective Go`_ and `Go Code Review Comments`_.
204
205 .. _gofmt:
206   https://golang.org/cmd/gofmt/
207
208 .. _Effective Go:
209   https://golang.org/doc/effective_go.html
210
211 .. _Go Code Review Comments:
212   https://code.google.com/p/go-wiki/wiki/CodeReviewComments
213
214 Mechanical Source Issues
215 ========================
216
217 Source Code Formatting
218 ----------------------
219
220 Commenting
221 ^^^^^^^^^^
222
223 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
224 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
225 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
226 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
227 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
228
229 .. _header file comment:
230
231 File Headers
232 """"""""""""
233
234 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
235 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
236 tree.  The standard header looks like this:
237
238 .. code-block:: c++
239
240   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
241   //
242   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
243   //
244   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
245   // License. See LICENSE.TXT for details.
246   //
247   //===----------------------------------------------------------------------===//
248   ///
249   /// \file
250   /// This file contains the declaration of the Instruction class, which is the
251   /// base class for all of the VM instructions.
252   ///
253   //===----------------------------------------------------------------------===//
254
255 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
256 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
257 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
258
259 .. note::
260
261     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
262     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
263     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
264     pages.
265
266 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
267 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
268 code can be distributed under and should not be modified in any way.
269
270 The main body is a ``doxygen`` comment (identified by the ``///`` comment
271 marker instead of the usual ``//``) describing the purpose of the file.  The
272 first sentence or a passage beginning with ``\brief`` is used as an abstract.
273 Any additional information should be separated by a blank line.  If an
274 algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
275 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
276 *gotchas* in the code to watch out for.
277
278 Class overviews
279 """""""""""""""
280
281 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
282 class definition should have a comment block that explains what the class is
283 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
284 ``doxygen`` comment block.
285
286 Method information
287 """"""""""""""""""
288
289 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
290 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
291 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
292 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
293 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
294
295 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
296 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
297
298 Comment Formatting
299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
300
301 In general, prefer C++ style comments (``//`` for normal comments, ``///`` for
302 ``doxygen`` documentation comments).  They take less space, require
303 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
304 useful to use C style (``/* */``) comments however:
305
306 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
307    comments.
308
309 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
310
311 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
312    comments.
313
314 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
315 properly and are better behaved in general than C style comments.
316
317 Doxygen Use in Documentation Comments
318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
319
320 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
321 comment.
322
323 Include descriptive paragraphs for all public interfaces (public classes,
324 member and non-member functions).  Don't just restate the information that can
325 be inferred from the API name.  The first sentence or a paragraph beginning
326 with ``\brief`` is used as an abstract. Put detailed discussion into separate
327 paragraphs.
328
329 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
330 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
331 contains documentation for the parameter.
332
333 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
334
335 To document a function parameter, start a new paragraph with the
336 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
337 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
338 respectively.
339
340 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
341 command.
342
343 A minimal documentation comment:
344
345 .. code-block:: c++
346
347   /// Sets the xyzzy property to \p Baz.
348   void setXyzzy(bool Baz);
349
350 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
351
352 .. code-block:: c++
353
354   /// \brief Does foo and bar.
355   ///
356   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
357   ///
358   /// Typical usage:
359   /// \code
360   ///   fooBar(false, "quux", Res);
361   /// \endcode
362   ///
363   /// \param Quux kind of foo to do.
364   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
365   ///
366   /// \returns true on success.
367   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
368
369 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
370 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
371 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
372 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
373 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
374 as needed.
375
376 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
377 For humans it is obvious which function or class is being documented;
378 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
379 to the correct declaration.
380
381 Wrong:
382
383 .. code-block:: c++
384
385   // In Something.h:
386
387   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
388   class Something {
389   public:
390     /// fooBar - Does foo and bar.
391     void fooBar();
392   };
393
394   // In Something.cpp:
395
396   /// fooBar - Does foo and bar.
397   void Something::fooBar() { ... }
398
399 Correct:
400
401 .. code-block:: c++
402
403   // In Something.h:
404
405   /// An abstraction for some complicated thing.
406   class Something {
407   public:
408     /// Does foo and bar.
409     void fooBar();
410   };
411
412   // In Something.cpp:
413
414   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
415   void Something::fooBar() { ... }
416
417 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
418 be a good idea to do so.
419
420 Consider:
421
422 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
423   related functions or types;
424
425 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
426   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
427
428 * using member groups and additional comments attached to member
429   groups to organize within a class.
430
431 For example:
432
433 .. code-block:: c++
434
435   class Something {
436     /// \name Functions that do Foo.
437     /// @{
438     void fooBar();
439     void fooBaz();
440     /// @}
441     ...
442   };
443
444 ``#include`` Style
445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
446
447 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
448 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
449 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
450
451 .. _Main Module Header:
452 .. _Local/Private Headers:
453
454 #. Main Module Header
455 #. Local/Private Headers
456 #. ``llvm/...``
457 #. System ``#include``\s
458
459 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
460
461 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
462 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
463 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
464 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
465 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
466 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
467 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
468
469 .. _fit into 80 columns:
470
471 Source Code Width
472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
473
474 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
475 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
476 it.
477
478 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
479 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
480 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
481 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
482 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
483 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
484 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
485 for it (vs something else, like 90 columns).
486
487 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
488 debate.
489
490 Use Spaces Instead of Tabs
491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
492
493 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
494 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
495 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
496 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
497 unreadable, and it is not worth dealing with.
498
499 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
500 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
501 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
502 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
503 incredible diffs that are absolutely worthless.
504
505 Indent Code Consistently
506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
507
508 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
509 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
510 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
511 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
512 and tool-friendly formatting and indentation.
513
514 Format Lambdas Like Blocks Of Code
515 """"""""""""""""""""""""""""""""""
516
517 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
518 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
519 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
520 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
521 by the preceding part of the statement:
522
523 .. code-block:: c++
524
525   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
526     if (a.blah < b.blah)
527       return true;
528     if (a.baz < b.baz)
529       return true;
530     return a.bam < b.bam;
531   });
532
533 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
534 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
535 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
536
537 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
538 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
539 the indent of the ``[]``:
540
541 .. code-block:: c++
542
543   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
544              [] (PHINode *PN) {
545                // process phis...
546              },
547              [] (SelectInst *SI) {
548                // process selects...
549              },
550              [] (LoadInst *LI) {
551                // process loads...
552              },
553              [] (AllocaInst *AI) {
554                // process allocas...
555              });
556
557 Braced Initializer Lists
558 """"""""""""""""""""""""
559
560 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
561 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
562 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
563 nested within each other and within function calls in order to build up
564 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
565 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
566 *not* performing initialization.
567
568 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
569 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
570 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
571 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
572 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
573 understood for formatting nested function calls. Examples:
574
575 .. code-block:: c++
576
577   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
578
579   llvm::Constant *Mask[] = {
580       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
581       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
582       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
583
584 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
585 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
586
587 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
588
589 Language and Compiler Issues
590 ----------------------------
591
592 Treat Compiler Warnings Like Errors
593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
594
595 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
596 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
597 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
598 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
599
600 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
601 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
602 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
603 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
604 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
605 I write code like this:
606
607 .. code-block:: c++
608
609   if (V = getValue()) {
610     ...
611   }
612
613 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
614 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
615 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
616 this:
617
618 .. code-block:: c++
619
620   if ((V = getValue())) {
621     ...
622   }
623
624 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
625 massaging the code appropriately.
626
627 Write Portable Code
628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
629
630 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
631 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
632 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
633
634 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
635 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
636 features are used, they should only be an implementation detail of a library
637 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
638
639 Do not use RTTI or Exceptions
640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
641
642 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
643 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
644 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
645 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
646 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
647 code.
648
649 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
650 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
651 This form of RTTI is opt-in and can be
652 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
653 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
654
655 .. _static constructor:
656
657 Do not use Static Constructors
658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
659
660 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
661 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
662 removed wherever possible.  Besides `well known problems
663 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
664 initialization is undefined between globals in different source files, the
665 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
666 LLVM as a library linked into a larger application.
667   
668 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
669 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
670 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
671 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
672 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
673 application.  There are two problems with this:
674
675 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
676   --- a critical time for GUI apps, among others.
677   
678 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
679   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
680   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
681   pressure on the VM system on low-memory machines.
682
683 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
684 target or other library into an application, but static constructors violate
685 this goal.
686   
687 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
688 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
689 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
690 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
691
692 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
694
695 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
696 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
697 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
698 members public by default.
699
700 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
701 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
702 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
703
704 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
705   the same keyword.  For example:
706
707 .. code-block:: c++
708
709   class Foo;
710
711   // Breaks mangling in MSVC.
712   struct Foo { int Data; };
713
714 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
715   members are declared public.
716
717 .. code-block:: c++
718
719   // Foo feels like a class... this is strange.
720   struct Foo {
721   private:
722     int Data;
723   public:
724     Foo() : Data(0) { }
725     int getData() const { return Data; }
726     void setData(int D) { Data = D; }
727   };
728
729   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
730   struct Bar {
731     int Data;
732     Bar() : Data(0) { }
733   };
734
735 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
737
738 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
739 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
740 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
741 *particular* constructor. Those should look like function calls using
742 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
743 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
744 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
745 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
746 something notionally equivalent. Examples:
747
748 .. code-block:: c++
749
750   class Foo {
751   public:
752     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
753     Foo(std::string filename);
754
755     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
756     Foo(int N);
757
758     // ...
759   };
760
761   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
762   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
763
764   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
765   bar_map.insert({my_key, my_value});
766
767 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
768
769 .. code-block:: c++
770
771   int data[] = {0, 1, 2, 3};
772
773 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
775
776 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
777 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
778 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
779 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
780 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
781 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
782 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
783
784 Beware unnecessary copies with ``auto``
785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
786
787 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
788 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
789 expensive.
790
791 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
792 ``auto *`` when copying pointers.
793
794 .. code-block:: c++
795
796   // Typically there's no reason to copy.
797   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
798   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
799
800   // Remove the reference if you really want a new copy.
801   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
802
803   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
804   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
805   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
806
807 Style Issues
808 ============
809
810 The High-Level Issues
811 ---------------------
812
813 A Public Header File **is** a Module
814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
815
816 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
817 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
818 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
819 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
820 defining a module of functionality.
821
822 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
823 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
824 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
825 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
826 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
827 together.
828
829 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
830 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
831 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
832 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
833 headers should be included after user headers for a translation unit.
834
835 .. _minimal list of #includes:
836
837 ``#include`` as Little as Possible
838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
839
840 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
841 especially in header files.
842
843 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
844 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
845 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
846 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
847 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
848 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
849 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
850 compilation.
851
852 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
853 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
854 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
855 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
856 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
857 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
858 you'll find out about later.
859
860 Keep "Internal" Headers Private
861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
862
863 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
864 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
865 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
866 module header file.  Don't do this!
867
868 If you really need to do something like this, put a private header file in the
869 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
870 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
871
872 .. note::
873
874     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
875     make them private (or protected) and all is well.
876
877 .. _early exits:
878
879 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
881
882 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
883 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
884 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
885 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
886 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
887 exit from a function, consider this "bad" code:
888
889 .. code-block:: c++
890
891   Value *doSomething(Instruction *I) {
892     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
893         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
894       ... some long code ....
895     }
896
897     return 0;
898   }
899
900 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
901 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
902 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
903 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
904 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
905 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
906 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
907 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
908 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
909 it returns null.
910
911 It is much preferred to format the code like this:
912
913 .. code-block:: c++
914
915   Value *doSomething(Instruction *I) {
916     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
917     if (isa<TerminatorInst>(I))
918       return 0;
919
920     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
921     // because goats like cheese.
922     if (!I->hasOneUse())
923       return 0;
924
925     // This is really just here for example.
926     if (!doOtherThing(I))
927       return 0;
928     
929     ... some long code ....
930   }
931
932 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
933 loops.  A silly example is something like this:
934
935 .. code-block:: c++
936
937   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
938     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
939       Value *LHS = BO->getOperand(0);
940       Value *RHS = BO->getOperand(1);
941       if (LHS != RHS) {
942         ...
943       }
944     }
945   }
946
947 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
948 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
949 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
950 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
951 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
952 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
953 It is strongly preferred to structure the loop like this:
954
955 .. code-block:: c++
956
957   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
958     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
959     if (!BO) continue;
960
961     Value *LHS = BO->getOperand(0);
962     Value *RHS = BO->getOperand(1);
963     if (LHS == RHS) continue;
964
965     ...
966   }
967
968 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
969 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
970 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
971 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
972 big understandability win.
973
974 Don't use ``else`` after a ``return``
975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
976
977 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
978 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
979 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
980 example, this is *bad*:
981
982 .. code-block:: c++
983
984   case 'J': {
985     if (Signed) {
986       Type = Context.getsigjmp_bufType();
987       if (Type.isNull()) {
988         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
989         return QualType();
990       } else {
991         break;
992       }
993     } else {
994       Type = Context.getjmp_bufType();
995       if (Type.isNull()) {
996         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
997         return QualType();
998       } else {
999         break;
1000       }
1001     }
1002   }
1003
1004 It is better to write it like this:
1005
1006 .. code-block:: c++
1007
1008   case 'J':
1009     if (Signed) {
1010       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1011       if (Type.isNull()) {
1012         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
1013         return QualType();
1014       }
1015     } else {
1016       Type = Context.getjmp_bufType();
1017       if (Type.isNull()) {
1018         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1019         return QualType();
1020       }
1021     }
1022     break;
1023
1024 Or better yet (in this case) as:
1025
1026 .. code-block:: c++
1027
1028   case 'J':
1029     if (Signed)
1030       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1031     else
1032       Type = Context.getjmp_bufType();
1033     
1034     if (Type.isNull()) {
1035       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
1036                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1037       return QualType();
1038     }
1039     break;
1040
1041 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1042 of when reading the code.
1043               
1044 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1046
1047 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1048 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1049 sort of thing is:
1050
1051 .. code-block:: c++
1052
1053   bool FoundFoo = false;
1054   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1055     if (BarList[I]->isFoo()) {
1056       FoundFoo = true;
1057       break;
1058     }
1059
1060   if (FoundFoo) {
1061     ...
1062   }
1063
1064 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1065 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1066 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1067 code to be structured like this:
1068
1069 .. code-block:: c++
1070
1071   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1072   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1073     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1074       if (List[I]->isFoo())
1075         return true;
1076     return false;
1077   }
1078   ...
1079
1080   if (containsFoo(BarList)) {
1081     ...
1082   }
1083
1084 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1085 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1086 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1087 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1088 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1089 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1090 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1091 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1092 locality.
1093
1094 The Low-Level Issues
1095 --------------------
1096
1097 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1099
1100 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1101 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1102 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1103 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1104 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1105 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1106
1107 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1108 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1109
1110 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1111   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1112
1113 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1114   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1115   ``Boats``).
1116   
1117 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1118   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1119   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1120
1121 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1122   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1123   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1124   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1125   (e.g. ``ValueKind``).
1126   
1127 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1128   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1129   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1130   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1131   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1132   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1133   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1134   instance:
1135
1136   .. code-block:: c++
1137
1138       enum {
1139         MaxSize = 42,
1140         Density = 12
1141       };
1142   
1143 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1144 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1145 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1146 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1147 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1148
1149 Here are some examples of good and bad names:
1150
1151 .. code-block:: c++
1152
1153   class VehicleMaker {
1154     ...
1155     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1156     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1157     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1158                                 // kind of factories.
1159   };
1160
1161   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1162     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1163     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1164     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1165     ...
1166   }
1167
1168 Assert Liberally
1169 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1170
1171 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1172 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1173 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1174 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1175 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1176
1177 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1178 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1179 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1180 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1181
1182 .. code-block:: c++
1183
1184   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1185     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1186     return Operands[I];
1187   }
1188
1189 Here are more examples:
1190
1191 .. code-block:: c++
1192
1193   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1194
1195   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1196
1197   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1198
1199   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1200
1201   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1202
1203 You get the idea.
1204
1205 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1206 reached.  These were typically of the form:
1207
1208 .. code-block:: c++
1209
1210   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1211
1212 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1213 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1214 assertions are compiled out.
1215
1216 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1217
1218 .. code-block:: c++
1219
1220   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1221
1222 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1223 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1224 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1225 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1226 to the "abort" implementation.
1227
1228 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1229 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1230
1231 .. code-block:: c++
1232
1233   unsigned Size = V.size();
1234   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1235
1236   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1237   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1238
1239 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1240 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1241 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1242 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1243 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1244 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1245 this:
1246
1247 .. code-block:: c++
1248
1249   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1250
1251   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1252   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1253
1254 Do Not Use ``using namespace std``
1255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1256
1257 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1258 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1259 std;``".
1260
1261 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1262 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1263 bad thing.
1264
1265 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1266 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1267 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1268 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1269 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1270 portability rule is important because different standard library implementations
1271 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1272 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1273 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1274
1275 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1276 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1277 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1278 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1279 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1280 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1281 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1282 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1283 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1284
1285 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1287
1288 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1289 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1290 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1291 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1292 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1293
1294 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1296
1297 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1298 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1299 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1300 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1301 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1302 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1303 supports the warning.
1304
1305 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1306 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1307 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1308 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1309 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1310 the switch.
1311
1312 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1314
1315 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1316 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1317 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1318 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1319 style:
1320
1321 .. code-block:: c++
1322
1323   BasicBlock *BB = ...
1324   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1325     ... use I ...
1326
1327 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1328 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1329 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1330 convenient way to do this is like so:
1331
1332 .. code-block:: c++
1333
1334   BasicBlock *BB = ...
1335   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1336     ... use I ...
1337
1338 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1339 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1340 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1341 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1342 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1343 did it intentionally.
1344
1345 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1346 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1347 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1348 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1349 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1350 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1351 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1352 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1353
1354 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1355 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1356 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1357 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1358 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1359 understand what it does.
1360
1361 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1362 prefer it.
1363
1364 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1366
1367 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1368 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1369 into every translation unit that includes it.
1370   
1371 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1372 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1373 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1374 ``std::ostream`` style APIs.
1375
1376 .. note::
1377
1378   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1379   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1380
1381 .. _raw_ostream:
1382
1383 Use ``raw_ostream``
1384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1385
1386 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1387 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1388 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1389 ``ostream``.
1390
1391 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1392 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1393 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1394 to ``raw_ostream`` instances.
1395
1396 Avoid ``std::endl``
1397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1398
1399 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1400 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1401 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1402
1403 .. code-block:: c++
1404
1405   std::cout << std::endl;
1406   std::cout << '\n' << std::flush;
1407
1408 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1409 it's better to use a literal ``'\n'``.
1410
1411 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1413
1414 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1415 put the ``inline`` keyword in this case.
1416
1417 Don't:
1418
1419 .. code-block:: c++
1420
1421   class Foo {
1422   public:
1423     inline void bar() {
1424       // ...
1425     }
1426   };
1427
1428 Do:
1429
1430 .. code-block:: c++
1431
1432   class Foo {
1433   public:
1434     void bar() {
1435       // ...
1436     }
1437   };
1438
1439 Microscopic Details
1440 -------------------
1441
1442 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1443 reasoning on why we prefer them.
1444
1445 Spaces Before Parentheses
1446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1447
1448 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1449 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1450 macros.  For example, this is good:
1451
1452 .. code-block:: c++
1453
1454   if (X) ...
1455   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1456   while (LLVMRocks) ...
1457
1458   somefunc(42);
1459   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1460   
1461   A = foo(42, 92) + bar(X);
1462
1463 and this is bad:
1464
1465 .. code-block:: c++
1466
1467   if(X) ...
1468   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1469   while(LLVMRocks) ...
1470
1471   somefunc (42);
1472   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1473   
1474   A = foo (42, 92) + bar (X);
1475
1476 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1477 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1478 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1479 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1480 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1481 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1482 misread the "``A``" example as:
1483
1484 .. code-block:: c++
1485
1486   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1487
1488 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1489 this misinterpretation.
1490
1491 Prefer Preincrement
1492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1493
1494 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1495 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1496 whenever possible.
1497
1498 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1499 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1500 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1501 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1502 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1503 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1504
1505
1506 Namespace Indentation
1507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1508
1509 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1510 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1511 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1512 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1513 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1514 being closed by a ``}``.  For example:
1515
1516 .. code-block:: c++
1517
1518   namespace llvm {
1519   namespace knowledge {
1520
1521   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1522   /// understanding of and contains the data associated with it.
1523   class Grokable {
1524   ...
1525   public:
1526     explicit Grokable() { ... }
1527     virtual ~Grokable() = 0;
1528   
1529     ...
1530
1531   };
1532
1533   } // end namespace knowledge
1534   } // end namespace llvm
1535
1536
1537 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1538 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1539 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1540 source files that are being closed half way through the file probably could use
1541 clarification.
1542
1543 .. _static:
1544
1545 Anonymous Namespaces
1546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1547
1548 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1549 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1550 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1551 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1552 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1553 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1554 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1555 classes private to a file.
1556
1557 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1558 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1559 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1560 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1561 chunk of the file.
1562
1563 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1564 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1565 good:
1566
1567 .. code-block:: c++
1568
1569   namespace {
1570   class StringSort {
1571   ...
1572   public:
1573     StringSort(...)
1574     bool operator<(const char *RHS) const;
1575   };
1576   } // end anonymous namespace
1577
1578   static void runHelper() { 
1579     ... 
1580   }
1581
1582   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1583     ...
1584   }
1585
1586 This is bad:
1587
1588 .. code-block:: c++
1589
1590   namespace {
1591
1592   class StringSort {
1593   ...
1594   public:
1595     StringSort(...)
1596     bool operator<(const char *RHS) const;
1597   };
1598
1599   void runHelper() { 
1600     ... 
1601   }
1602
1603   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1604     ...
1605   }
1606
1607   } // end anonymous namespace
1608
1609 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1610 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1611 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1612 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1613 namespace just because it was declared there.
1614
1615 See Also
1616 ========
1617
1618 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1619 Two particularly important books for our work are:
1620
1621 #. `Effective C++
1622    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1623    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1624    "Effective STL" by the same author.
1625
1626 #. `Large-Scale C++ Software Design
1627    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1628    by John Lakos
1629
1630 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1631 something.