[Docs] Update File Headers section to cover doxygen style file level docs.
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.rst
1 .. _coding_standards:
2
3 =====================
4 LLVM Coding Standards
5 =====================
6
7 .. contents::
8    :local:
9
10 Introduction
11 ============
12
13 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in
14 the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
15 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards are
16 particularly important for large-scale code bases that follow a library-based
17 design (like LLVM).
18
19 This document intentionally does not prescribe fixed standards for religious
20 issues such as brace placement and space usage.  For issues like this, follow
21 the golden rule:
22
23 .. _Golden Rule:
24
25     **If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code,
26     use the style that is already being used so that the source is uniform and
27     easy to follow.**
28
29 Note that some code bases (e.g. ``libc++``) have really good reasons to deviate
30 from the coding standards.  In the case of ``libc++``, this is because the
31 naming and other conventions are dictated by the C++ standard.  If you think
32 there is a specific good reason to deviate from the standards here, please bring
33 it up on the LLVMdev mailing list.
34
35 There are some conventions that are not uniformly followed in the code base
36 (e.g. the naming convention).  This is because they are relatively new, and a
37 lot of code was written before they were put in place.  Our long term goal is
38 for the entire codebase to follow the convention, but we explicitly *do not*
39 want patches that do large-scale reformating of existing code.  On the other
40 hand, it is reasonable to rename the methods of a class if you're about to
41 change it in some other way.  Just do the reformating as a separate commit from
42 the functionality change.
43   
44 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
45 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
46 be included, please mail them to `Chris <mailto:sabre@nondot.org>`_.
47
48 Mechanical Source Issues
49 ========================
50
51 Source Code Formatting
52 ----------------------
53
54 Commenting
55 ^^^^^^^^^^
56
57 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
58 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
59 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
60 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
61 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
62
63 .. _header file comment:
64
65 File Headers
66 """"""""""""
67
68 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
69 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
70 tree.  The standard header looks like this:
71
72 .. code-block:: c++
73
74   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
75   //
76   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
77   //
78   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
79   // License. See LICENSE.TXT for details.
80   //
81   //===----------------------------------------------------------------------===//
82   ///
83   /// \file
84   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
85   /// the base class for all of the VM instructions.
86   ///
87   //===----------------------------------------------------------------------===//
88
89 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
90 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
91 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
92
93 .. note::
94
95     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
96     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
97     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
98     pages.
99
100 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
101 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
102 code can be distributed under and should not be modified in any way.
103
104 The main body is a ``doxygen`` comment describing the purpose of the file.  It
105 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
106 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
107 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
108 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
109 *gotchas* in the code to watch out for.
110
111 Class overviews
112 """""""""""""""
113
114 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
115 class definition should have a comment block that explains what the class is
116 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
117 ``doxygen`` comment block.
118
119 Method information
120 """"""""""""""""""
121
122 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
123 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
124 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
125 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
126 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
127
128 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
129 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
130
131 Comment Formatting
132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
133
134 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
135 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
136 useful to use C style (``/* */``) comments however:
137
138 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
139    comments.
140
141 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
142
143 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
144    comments.
145
146 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
147 properly and are better behaved in general than C style comments.
148
149 ``#include`` Style
150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
151
152 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
153 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
154 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
155
156 .. _Main Module Header:
157 .. _Local/Private Headers:
158
159 #. Main Module Header
160 #. Local/Private Headers
161 #. ``llvm/*``
162 #. ``llvm/Analysis/*``
163 #. ``llvm/Assembly/*``
164 #. ``llvm/Bitcode/*``
165 #. ``llvm/CodeGen/*``
166 #. ...
167 #. ``llvm/Support/*``
168 #. ``llvm/Config/*``
169 #. System ``#include``\s
170
171 and each category should be sorted by name.
172
173 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
174 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
175 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
176 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
177 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
178 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
179 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
180
181 .. _fit into 80 columns:
182
183 Source Code Width
184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
185
186 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
187 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
188 it.
189
190 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
191 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
192 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
193 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
194 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
195 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
196 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
197 for it (vs something else, like 90 columns).
198
199 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
200 debate.
201
202 Use Spaces Instead of Tabs
203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
204
205 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
206 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
207 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
208 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
209 unreadable, and it is not worth dealing with.
210
211 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
212 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
213 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
214 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
215 incredible diffs that are absolutely worthless.
216
217 Indent Code Consistently
218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
219
220 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
221 important.  If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
222 Just do it.
223
224 Compiler Issues
225 ---------------
226
227 Treat Compiler Warnings Like Errors
228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
229
230 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
231 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
232 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
233 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
234
235 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
236 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
237 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
238 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
239 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
240 I write code like this:
241
242 .. code-block:: c++
243
244   if (V = getValue()) {
245     ...
246   }
247
248 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
249 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
250 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
251 this:
252
253 .. code-block:: c++
254
255   if ((V = getValue())) {
256     ...
257   }
258
259 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
260 massaging the code appropriately.
261
262 Write Portable Code
263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
264
265 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
266 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
267 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
268
269 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
270 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
271 features are used, they should only be an implementation detail of a library
272 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
273
274 Do not use RTTI or Exceptions
275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
276
277 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
278 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
279 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
280 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
281 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
282 code.
283
284 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
285 templates like `isa<>, cast<>, and dyn_cast<> <ProgrammersManual.html#isa>`_.
286 This form of RTTI is opt-in and can be added to any class.  It is also
287 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
288
289 .. _static constructor:
290
291 Do not use Static Constructors
292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
293
294 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
295 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
296 removed wherever possible.  Besides `well known problems
297 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
298 initialization is undefined between globals in different source files, the
299 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
300 LLVM as a library linked into a larger application.
301   
302 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
303 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
304 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
305 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
306 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
307 application.  There are two problems with this:
308
309 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
310   --- a critical time for GUI apps, among others.
311   
312 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
313   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
314   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
315   pressure on the VM system on low-memory machines.
316
317 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
318 target or other library into an application, but static constructors violate
319 this goal.
320   
321 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
322 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
323 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
324 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
325
326 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
328
329 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
330 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
331 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
332 members public by default.
333
334 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
335 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
336 the symbol.  This can lead to problems at link time.
337
338 So, the rule for LLVM is to always use the ``class`` keyword, unless **all**
339 members are public and the type is a C++ `POD
340 <http://en.wikipedia.org/wiki/Plain_old_data_structure>`_ type, in which case
341 ``struct`` is allowed.
342
343 Style Issues
344 ============
345
346 The High-Level Issues
347 ---------------------
348
349 A Public Header File **is** a Module
350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
351
352 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
353 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
354 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
355 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
356 defining a module of functionality.
357
358 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
359 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
360 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
361 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
362 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
363 together.
364
365 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
366 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
367 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
368 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
369 headers should be included after user headers for a translation unit.
370
371 .. _minimal list of #includes:
372
373 ``#include`` as Little as Possible
374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
375
376 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
377 especially in header files.
378
379 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
380 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
381 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
382 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
383 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
384 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
385 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
386 compilation.
387
388 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
389 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
390 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
391 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
392 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
393 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
394 you'll find out about later.
395
396 Keep "Internal" Headers Private
397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
398
399 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
400 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
401 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
402 module header file.  Don't do this!
403
404 If you really need to do something like this, put a private header file in the
405 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
406 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
407
408 .. note::
409
410     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
411     make them private (or protected) and all is well.
412
413 .. _early exits:
414
415 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
417
418 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
419 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
420 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
421 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
422 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
423 exit from a function, consider this "bad" code:
424
425 .. code-block:: c++
426
427   Value *doSomething(Instruction *I) {
428     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
429         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
430       ... some long code ....
431     }
432
433     return 0;
434   }
435
436 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
437 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
438 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
439 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
440 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
441 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
442 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
443 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
444 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
445 it returns null.
446
447 It is much preferred to format the code like this:
448
449 .. code-block:: c++
450
451   Value *doSomething(Instruction *I) {
452     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
453     if (isa<TerminatorInst>(I))
454       return 0;
455
456     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
457     // because goats like cheese.
458     if (!I->hasOneUse())
459       return 0;
460
461     // This is really just here for example.
462     if (!doOtherThing(I))
463       return 0;
464     
465     ... some long code ....
466   }
467
468 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
469 loops.  A silly example is something like this:
470
471 .. code-block:: c++
472
473   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
474     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
475       Value *LHS = BO->getOperand(0);
476       Value *RHS = BO->getOperand(1);
477       if (LHS != RHS) {
478         ...
479       }
480     }
481   }
482
483 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
484 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
485 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
486 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
487 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
488 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
489 It is strongly preferred to structure the loop like this:
490
491 .. code-block:: c++
492
493   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
494     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
495     if (!BO) continue;
496
497     Value *LHS = BO->getOperand(0);
498     Value *RHS = BO->getOperand(1);
499     if (LHS == RHS) continue;
500
501     ...
502   }
503
504 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
505 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
506 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
507 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
508 big understandability win.
509
510 Don't use ``else`` after a ``return``
511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
512
513 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
514 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
515 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
516 example, this is *bad*:
517
518 .. code-block:: c++
519
520   case 'J': {
521     if (Signed) {
522       Type = Context.getsigjmp_bufType();
523       if (Type.isNull()) {
524         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
525         return QualType();
526       } else {
527         break;
528       }
529     } else {
530       Type = Context.getjmp_bufType();
531       if (Type.isNull()) {
532         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
533         return QualType();
534       } else {
535         break;
536       }
537     }
538   }
539
540 It is better to write it like this:
541
542 .. code-block:: c++
543
544   case 'J':
545     if (Signed) {
546       Type = Context.getsigjmp_bufType();
547       if (Type.isNull()) {
548         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
549         return QualType();
550       }
551     } else {
552       Type = Context.getjmp_bufType();
553       if (Type.isNull()) {
554         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
555         return QualType();
556       }
557     }
558     break;
559
560 Or better yet (in this case) as:
561
562 .. code-block:: c++
563
564   case 'J':
565     if (Signed)
566       Type = Context.getsigjmp_bufType();
567     else
568       Type = Context.getjmp_bufType();
569     
570     if (Type.isNull()) {
571       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
572                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
573       return QualType();
574     }
575     break;
576
577 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
578 of when reading the code.
579               
580 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
582
583 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
584 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
585 sort of thing is:
586
587 .. code-block:: c++
588
589   bool FoundFoo = false;
590   for (unsigned i = 0, e = BarList.size(); i != e; ++i)
591     if (BarList[i]->isFoo()) {
592       FoundFoo = true;
593       break;
594     }
595
596   if (FoundFoo) {
597     ...
598   }
599
600 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
601 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
602 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
603 code to be structured like this:
604
605 .. code-block:: c++
606
607   /// containsFoo - Return true if the specified list has an element that is
608   /// a foo.
609   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
610     for (unsigned i = 0, e = List.size(); i != e; ++i)
611       if (List[i]->isFoo())
612         return true;
613     return false;
614   }
615   ...
616
617   if (containsFoo(BarList)) {
618     ...
619   }
620
621 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
622 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
623 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
624 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
625 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
626 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
627 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
628 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
629 locality.
630
631 The Low-Level Issues
632 --------------------
633
634 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
636
637 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
638 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
639 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
640 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
641 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
642 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
643
644 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
645 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
646
647 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
648   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
649
650 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
651   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
652   ``Boats``).
653   
654 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
655   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
656   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
657
658 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
659   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
660   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
661   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
662   (e.g. ``ValueKind``).
663   
664 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
665   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
666   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
667   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
668   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
669   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
670   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
671   instance:
672
673   .. code-block:: c++
674
675       enum {
676         MaxSize = 42,
677         Density = 12
678       };
679   
680 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
681 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
682 ``push_back()``, and ``empty()``).
683
684 Here are some examples of good and bad names:
685
686 .. code-block:: c++
687
688   class VehicleMaker {
689     ...
690     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
691     Factory<Tire> Factory;      // Better.
692     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
693                                 // kind of factories.
694   };
695
696   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
697     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
698     Tire tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'tmp1' provides no information.
699     Light headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
700     ...
701   }
702
703 Assert Liberally
704 ^^^^^^^^^^^^^^^^
705
706 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
707 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
708 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
709 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
710 are using, so it doesn't cost anything to use it.
711
712 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
713 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
714 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
715 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
716
717 .. code-block:: c++
718
719   inline Value *getOperand(unsigned i) { 
720     assert(i < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
721     return Operands[i]; 
722   }
723
724 Here are more examples:
725
726 .. code-block:: c++
727
728   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non pointer type!");
729
730   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
731
732   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
733
734   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
735
736   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
737
738 You get the idea.
739
740 Please be aware that, when adding assert statements, not all compilers are aware
741 of the semantics of the assert.  In some places, asserts are used to indicate a
742 piece of code that should not be reached.  These are typically of the form:
743
744 .. code-block:: c++
745
746   assert(0 && "Some helpful error message");
747
748 When used in a function that returns a value, they should be followed with a
749 return statement and a comment indicating that this line is never reached.  This
750 will prevent a compiler which is unable to deduce that the assert statement
751 never returns from generating a warning.
752
753 .. code-block:: c++
754
755   assert(0 && "Some helpful error message");
756   return 0;
757
758 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
759 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
760
761 .. code-block:: c++
762
763   unsigned Size = V.size();
764   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
765
766   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
767   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
768
769 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
770 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
771 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
772 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
773 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
774 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
775 this:
776
777 .. code-block:: c++
778
779   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
780
781   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
782   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
783
784 Do Not Use ``using namespace std``
785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
786
787 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
788 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
789 std;``".
790
791 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
792 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
793 bad thing.
794
795 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
796 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
797 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
798 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
799 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
800 portability rule is important because different standard library implementations
801 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
802 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
803 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
804
805 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
806 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
807 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
808 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
809 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
810 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
811 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
812 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
813 namespace (and its parents'), but should not use any others.
814
815 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
817
818 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
819 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
820 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
821 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
822 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
823
824 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
826
827 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
828 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
829 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
830 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
831 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
832 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
833 supports the warning.
834
835 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
836 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
837 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
838 that the enum expression may take any representable value, not just those of
839 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
840 the switch.
841
842 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
844
845 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
846 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
847 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
848 linker error because it wasn't implemented.
849
850 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
851 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
852 method will never be implemented. This enables other checks like
853 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
854 methods.
855
856 To maintain compatibility with C++03, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used
857 which will expand to ``= delete`` if the compiler supports it. These methods
858 should still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
859
860 .. code-block:: c++
861
862   class DontCopy {
863   private:
864     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
865     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
866   public:
867     ...
868   };
869
870 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
872
873 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
874 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
875 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
876 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
877 style:
878
879 .. code-block:: c++
880
881   BasicBlock *BB = ...
882   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
883     ... use I ...
884
885 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
886 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
887 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
888 convenient way to do this is like so:
889
890 .. code-block:: c++
891
892   BasicBlock *BB = ...
893   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
894     ... use I ...
895
896 The observant may quickly point out that these two loops may have different
897 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
898 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
899 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
900 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
901 did it intentionally.
902
903 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
904 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
905 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
906 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
907 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
908 expression was actually something like: "``SomeMap[x]->end()``" and map lookups
909 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
910 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
911
912 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
913 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
914 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
915 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
916 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
917 understand what it does.
918
919 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
920 prefer it.
921
922 ``#include <iostream>`` is Forbidden
923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
924
925 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
926 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
927 into every translation unit that includes it.
928   
929 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
930 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
931 provides various APIs that are better performing for almost every use than
932 ``std::ostream`` style APIs.
933
934 .. note::
935
936   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
937   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
938
939 .. _raw_ostream:
940
941 Use ``raw_ostream``
942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
943
944 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
945 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
946 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
947 ``ostream``.
948
949 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
950 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
951 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
952 to ``raw_ostream`` instances.
953
954 Avoid ``std::endl``
955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
956
957 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
958 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
959 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
960
961 .. code-block:: c++
962
963   std::cout << std::endl;
964   std::cout << '\n' << std::flush;
965
966 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
967 it's better to use a literal ``'\n'``.
968
969 Microscopic Details
970 -------------------
971
972 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
973 reasoning on why we prefer them.
974
975 Spaces Before Parentheses
976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
977
978 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
979 statements, but not in normal function call expressions and function-like
980 macros.  For example, this is good:
981
982 .. code-block:: c++
983
984   if (x) ...
985   for (i = 0; i != 100; ++i) ...
986   while (llvm_rocks) ...
987
988   somefunc(42);
989   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
990   
991   a = foo(42, 92) + bar(x);
992
993 and this is bad:
994
995 .. code-block:: c++
996
997   if(x) ...
998   for(i = 0; i != 100; ++i) ...
999   while(llvm_rocks) ...
1000
1001   somefunc (42);
1002   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1003   
1004   a = foo (42, 92) + bar (x);
1005
1006 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1007 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1008 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1009 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1010 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1011 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1012 misread the "``a``" example as:
1013
1014 .. code-block:: c++
1015
1016   a = foo ((42, 92) + bar) (x);
1017
1018 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1019 this misinterpretation.
1020
1021 Prefer Preincrement
1022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1023
1024 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1025 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1026 whenever possible.
1027
1028 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1029 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1030 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1031 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1032 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1033 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1034
1035
1036 Namespace Indentation
1037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1038
1039 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1040 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1041 also because it makes it easier to understand the code.  Namespaces are a funny
1042 thing: they are often large, and we often desire to put lots of stuff into them
1043 (so they can be large).  Other times they are tiny, because they just hold an
1044 enum or something similar.  In order to balance this, we use different
1045 approaches for small versus large namespaces.
1046
1047 If a namespace definition is small and *easily* fits on a screen (say, less than
1048 35 lines of code), then you should indent its body.  Here's an example:
1049
1050 .. code-block:: c++
1051
1052   namespace llvm {
1053     namespace X86 {
1054       /// RelocationType - An enum for the x86 relocation codes. Note that
1055       /// the terminology here doesn't follow x86 convention - word means
1056       /// 32-bit and dword means 64-bit.
1057       enum RelocationType {
1058         /// reloc_pcrel_word - PC relative relocation, add the relocated value to
1059         /// the value already in memory, after we adjust it for where the PC is.
1060         reloc_pcrel_word = 0,
1061
1062         /// reloc_picrel_word - PIC base relative relocation, add the relocated
1063         /// value to the value already in memory, after we adjust it for where the
1064         /// PIC base is.
1065         reloc_picrel_word = 1,
1066
1067         /// reloc_absolute_word, reloc_absolute_dword - Absolute relocation, just
1068         /// add the relocated value to the value already in memory.
1069         reloc_absolute_word = 2,
1070         reloc_absolute_dword = 3
1071       };
1072     }
1073   }
1074
1075 Since the body is small, indenting adds value because it makes it very clear
1076 where the namespace starts and ends, and it is easy to take the whole thing in
1077 in one "gulp" when reading the code.  If the blob of code in the namespace is
1078 larger (as it typically is in a header in the ``llvm`` or ``clang`` namespaces),
1079 do not indent the code, and add a comment indicating what namespace is being
1080 closed.  For example:
1081
1082 .. code-block:: c++
1083
1084   namespace llvm {
1085   namespace knowledge {
1086
1087   /// Grokable - This class represents things that Smith can have an intimate
1088   /// understanding of and contains the data associated with it.
1089   class Grokable {
1090   ...
1091   public:
1092     explicit Grokable() { ... }
1093     virtual ~Grokable() = 0;
1094   
1095     ...
1096
1097   };
1098
1099   } // end namespace knowledge
1100   } // end namespace llvm
1101
1102 Because the class is large, we don't expect that the reader can easily
1103 understand the entire concept in a glance, and the end of the file (where the
1104 namespaces end) may be a long ways away from the place they open.  As such,
1105 indenting the contents of the namespace doesn't add any value, and detracts from
1106 the readability of the class.  In these cases it is best to *not* indent the
1107 contents of the namespace.
1108
1109 .. _static:
1110
1111 Anonymous Namespaces
1112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1113
1114 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1115 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1116 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1117 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1118 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1119 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1120 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1121 classes private to a file.
1122
1123 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1124 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1125 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1126 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1127 chunk of the file.
1128
1129 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1130 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1131 good:
1132
1133 .. code-block:: c++
1134
1135   namespace {
1136     class StringSort {
1137     ...
1138     public:
1139       StringSort(...)
1140       bool operator<(const char *RHS) const;
1141     };
1142   } // end anonymous namespace
1143
1144   static void runHelper() { 
1145     ... 
1146   }
1147
1148   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1149     ...
1150   }
1151
1152 This is bad:
1153
1154 .. code-block:: c++
1155
1156   namespace {
1157   class StringSort {
1158   ...
1159   public:
1160     StringSort(...)
1161     bool operator<(const char *RHS) const;
1162   };
1163
1164   void runHelper() { 
1165     ... 
1166   }
1167
1168   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1169     ...
1170   }
1171
1172   } // end anonymous namespace
1173
1174 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1175 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1176 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1177 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1178 namespace just because it was declared there.
1179
1180 See Also
1181 ========
1182
1183 A lot of these comments and recommendations have been culled for other sources.
1184 Two particularly important books for our work are:
1185
1186 #. `Effective C++
1187    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1188    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1189    "Effective STL" by the same author.
1190
1191 #. `Large-Scale C++ Software Design
1192    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1193    by John Lakos
1194
1195 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1196 something.