Document that defaulted & deleted methods and explicit conversions are allowed now.
[oota-llvm.git] / docs / CodingStandards.rst
1 =====================
2 LLVM Coding Standards
3 =====================
4
5 .. contents::
6    :local:
7
8 Introduction
9 ============
10
11 This document attempts to describe a few coding standards that are being used in
12 the LLVM source tree.  Although no coding standards should be regarded as
13 absolute requirements to be followed in all instances, coding standards are
14 particularly important for large-scale code bases that follow a library-based
15 design (like LLVM).
16
17 While this document may provide guidance for some mechanical formatting issues,
18 whitespace, or other "microscopic details", these are not fixed standards.
19 Always follow the golden rule:
20
21 .. _Golden Rule:
22
23     **If you are extending, enhancing, or bug fixing already implemented code,
24     use the style that is already being used so that the source is uniform and
25     easy to follow.**
26
27 Note that some code bases (e.g. ``libc++``) have really good reasons to deviate
28 from the coding standards.  In the case of ``libc++``, this is because the
29 naming and other conventions are dictated by the C++ standard.  If you think
30 there is a specific good reason to deviate from the standards here, please bring
31 it up on the LLVMdev mailing list.
32
33 There are some conventions that are not uniformly followed in the code base
34 (e.g. the naming convention).  This is because they are relatively new, and a
35 lot of code was written before they were put in place.  Our long term goal is
36 for the entire codebase to follow the convention, but we explicitly *do not*
37 want patches that do large-scale reformating of existing code.  On the other
38 hand, it is reasonable to rename the methods of a class if you're about to
39 change it in some other way.  Just do the reformating as a separate commit from
40 the functionality change.
41   
42 The ultimate goal of these guidelines is the increase readability and
43 maintainability of our common source base. If you have suggestions for topics to
44 be included, please mail them to `Chris <mailto:sabre@nondot.org>`_.
45
46 Languages, Libraries, and Standards
47 ===================================
48
49 Most source code in LLVM and other LLVM projects using these coding standards
50 is C++ code. There are some places where C code is used either due to
51 environment restrictions, historical restrictions, or due to third-party source
52 code imported into the tree. Generally, our preference is for standards
53 conforming, modern, and portable C++ code as the implementation language of
54 choice.
55
56 C++ Standard Versions
57 ---------------------
58
59 LLVM, Clang, and LLD are currently written using C++11 conforming code,
60 although we restrict ourselves to features which are available in the major
61 toolchains supported as host compilers. The LLDB project is even more
62 aggressive in the set of host compilers supported and thus uses still more
63 features. Regardless of the supported features, code is expected to (when
64 reasonable) be standard, portable, and modern C++11 code. We avoid unnecessary
65 vendor-specific extensions, etc.
66
67 C++ Standard Library
68 --------------------
69
70 Use the C++ standard library facilities whenever they are available for
71 a particular task. LLVM and related projects emphasize and rely on the standard
72 library facilities for as much as possible. Common support libraries providing
73 functionality missing from the standard library for which there are standard
74 interfaces or active work on adding standard interfaces will often be
75 implemented in the LLVM namespace following the expected standard interface.
76
77 There are some exceptions such as the standard I/O streams library which are
78 avoided. Also, there is much more detailed information on these subjects in the
79 :doc:`ProgrammersManual`.
80
81 Supported C++11 Language and Library Features
82 ---------------------------------------------
83
84 While LLVM, Clang, and LLD use C++11, not all features are available in all of
85 the toolchains which we support. The set of features supported for use in LLVM
86 is the intersection of those supported in MSVC 2013, GCC 4.7, and Clang 3.1.
87 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
88 toolchains accept. Don't argue with the build bots. However, we have some
89 guidance below to help you know what to expect.
90
91 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
92
93 * Clang: http://clang.llvm.org/cxx_status.html
94 * GCC: http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html
95 * MSVC: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
96
97 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
98 of the features that are expected to work. Features not on this list are
99 unlikely to be supported by our host compilers.
100
101 * Rvalue references: N2118_
102
103   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
104
105 * Static assert: N1720_
106 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
107 * Trailing return types: N2541_
108 * Lambdas: N2927_
109
110   * But *not* lambdas with default arguments.
111
112 * ``decltype``: N2343_
113 * Nested closing right angle brackets: N1757_
114 * Extern templates: N1987_
115 * ``nullptr``: N2431_
116 * Strongly-typed and forward declarable enums: N2347_, N2764_
117 * Local and unnamed types as template arguments: N2657_
118 * Range-based for-loop: N2930_
119
120   * But ``{}`` are required around inner ``do {} while()`` loops.  As a result,
121     ``{}`` are required around function-like macros inside range-based for
122     loops.
123
124 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
125 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
126 * Variadic templates: N2242_
127 * Explicit conversion operators: N2437_
128 * Defaulted and deleted functions: N2346_
129
130   * But not defaulted move constructors or move assignment operators, MSVC 2013
131     cannot synthesize them.
132
133 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
134 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
135 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
136 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
137 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
138 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
139 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
140 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
141 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
142 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
143 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
144 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
145 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
146 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
147 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
148 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
149 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
150 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
151 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
152 .. _N2242: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2242.pdf
153 .. _N2437: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2437.pdf
154 .. _N2346: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2346.htm
155 .. _MSVC-compatible RTTI: http://llvm.org/PR18951
156
157 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
158 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
159 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
160 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
161 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
162 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
163 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
164 being aware of:
165
166 * Not all of the type traits are implemented
167 * No regular expression library.
168 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
169   missing. Fortunately, they are rarely needed.
170 * The locale support is incomplete.
171 * ``std::initializer_list`` (and the constructors and functions that take it as
172   an argument) are not always available, so you cannot (for example) initialize
173   a ``std::vector`` with a braced initializer list.
174 * ``std::equal()`` (and other algorithms) incorrectly assert in MSVC when given
175   ``nullptr`` as an iterator.
176
177 Other than these areas you should assume the standard library is available and
178 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
179 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
180 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
181 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
182 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
183 traits header to emulate it.
184
185 .. _the libstdc++ manual:
186   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
187
188 Other Languages
189 ---------------
190
191 Any code written in the Go programming language is not subject to the
192 formatting rules below. Instead, we adopt the formatting rules enforced by
193 the `gofmt`_ tool.
194
195 Go code should strive to be idiomatic. Two good sets of guidelines for what
196 this means are `Effective Go`_ and `Go Code Review Comments`_.
197
198 .. _gofmt:
199   https://golang.org/cmd/gofmt/
200
201 .. _Effective Go:
202   https://golang.org/doc/effective_go.html
203
204 .. _Go Code Review Comments:
205   https://code.google.com/p/go-wiki/wiki/CodeReviewComments
206
207 Mechanical Source Issues
208 ========================
209
210 Source Code Formatting
211 ----------------------
212
213 Commenting
214 ^^^^^^^^^^
215
216 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
217 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
218 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
219 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
220 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
221
222 .. _header file comment:
223
224 File Headers
225 """"""""""""
226
227 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
228 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
229 tree.  The standard header looks like this:
230
231 .. code-block:: c++
232
233   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
234   //
235   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
236   //
237   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
238   // License. See LICENSE.TXT for details.
239   //
240   //===----------------------------------------------------------------------===//
241   ///
242   /// \file
243   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
244   /// the base class for all of the VM instructions.
245   ///
246   //===----------------------------------------------------------------------===//
247
248 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
249 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
250 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
251
252 .. note::
253
254     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
255     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
256     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
257     pages.
258
259 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
260 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
261 code can be distributed under and should not be modified in any way.
262
263 The main body is a ``doxygen`` comment (identified by the ``///`` comment
264 marker instead of the usual ``//``) describing the purpose of the file.  It
265 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
266 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
267 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
268 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
269 *gotchas* in the code to watch out for.
270
271 Class overviews
272 """""""""""""""
273
274 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
275 class definition should have a comment block that explains what the class is
276 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
277 ``doxygen`` comment block.
278
279 Method information
280 """"""""""""""""""
281
282 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
283 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
284 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
285 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
286 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
287
288 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
289 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
290
291 Comment Formatting
292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
293
294 In general, prefer C++ style comments (``//`` for normal comments, ``///`` for
295 ``doxygen`` documentation comments).  They take less space, require
296 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
297 useful to use C style (``/* */``) comments however:
298
299 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
300    comments.
301
302 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
303
304 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
305    comments.
306
307 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
308 properly and are better behaved in general than C style comments.
309
310 Doxygen Use in Documentation Comments
311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
312
313 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
314 comment.
315
316 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
317 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
318 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
319 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
320
321 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
322 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
323 contains documentation for the parameter.
324
325 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
326
327 To document a function parameter, start a new paragraph with the
328 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
329 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
330 respectively.
331
332 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
333 command.
334
335 A minimal documentation comment:
336
337 .. code-block:: c++
338
339   /// \brief Does foo and bar.
340   void fooBar(bool Baz);
341
342 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
343
344 .. code-block:: c++
345
346   /// \brief Does foo and bar.
347   ///
348   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
349   ///
350   /// Typical usage:
351   /// \code
352   ///   fooBar(false, "quux", Res);
353   /// \endcode
354   ///
355   /// \param Quux kind of foo to do.
356   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
357   ///
358   /// \returns true on success.
359   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
360
361 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
362 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
363 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
364 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
365 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
366 as needed.
367
368 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
369 For humans it is obvious which function or class is being documented;
370 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
371 to the correct declaration.
372
373 Wrong:
374
375 .. code-block:: c++
376
377   // In Something.h:
378
379   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
380   class Something {
381   public:
382     /// fooBar - Does foo and bar.
383     void fooBar();
384   };
385
386   // In Something.cpp:
387
388   /// fooBar - Does foo and bar.
389   void Something::fooBar() { ... }
390
391 Correct:
392
393 .. code-block:: c++
394
395   // In Something.h:
396
397   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
398   class Something {
399   public:
400     /// \brief Does foo and bar.
401     void fooBar();
402   };
403
404   // In Something.cpp:
405
406   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
407   void Something::fooBar() { ... }
408
409 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
410 be a good idea to do so.
411
412 Consider:
413
414 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
415   related functions or types;
416
417 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
418   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
419
420 * using member groups and additional comments attached to member
421   groups to organize within a class.
422
423 For example:
424
425 .. code-block:: c++
426
427   class Something {
428     /// \name Functions that do Foo.
429     /// @{
430     void fooBar();
431     void fooBaz();
432     /// @}
433     ...
434   };
435
436 ``#include`` Style
437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
438
439 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
440 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
441 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
442
443 .. _Main Module Header:
444 .. _Local/Private Headers:
445
446 #. Main Module Header
447 #. Local/Private Headers
448 #. ``llvm/...``
449 #. System ``#include``\s
450
451 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
452
453 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
454 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
455 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
456 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
457 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
458 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
459 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
460
461 .. _fit into 80 columns:
462
463 Source Code Width
464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
465
466 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
467 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
468 it.
469
470 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
471 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
472 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
473 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
474 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
475 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
476 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
477 for it (vs something else, like 90 columns).
478
479 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
480 debate.
481
482 Use Spaces Instead of Tabs
483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
484
485 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
486 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
487 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
488 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
489 unreadable, and it is not worth dealing with.
490
491 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
492 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
493 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
494 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
495 incredible diffs that are absolutely worthless.
496
497 Indent Code Consistently
498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
499
500 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
501 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
502 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
503 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
504 and tool-friendly formatting and indentation.
505
506 Format Lambdas Like Blocks Of Code
507 """"""""""""""""""""""""""""""""""
508
509 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
510 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
511 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
512 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
513 by the preceding part of the statement:
514
515 .. code-block:: c++
516
517   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
518     if (a.blah < b.blah)
519       return true;
520     if (a.baz < b.baz)
521       return true;
522     return a.bam < b.bam;
523   });
524
525 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
526 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
527 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
528
529 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
530 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
531 the indent of the ``[]``:
532
533 .. code-block:: c++
534
535   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
536              [] (PHINode *PN) {
537                // process phis...
538              },
539              [] (SelectInst *SI) {
540                // process selects...
541              },
542              [] (LoadInst *LI) {
543                // process loads...
544              },
545              [] (AllocaInst *AI) {
546                // process allocas...
547              });
548
549 Braced Initializer Lists
550 """"""""""""""""""""""""
551
552 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
553 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
554 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
555 nested within each other and within function calls in order to build up
556 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
557 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
558 *not* performing initialization.
559
560 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
561 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
562 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
563 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
564 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
565 understood for formatting nested function calls. Examples:
566
567 .. code-block:: c++
568
569   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
570
571   llvm::Constant *Mask[] = {
572       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
573       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
574       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
575
576 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
577 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
578
579 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
580
581 Language and Compiler Issues
582 ----------------------------
583
584 Treat Compiler Warnings Like Errors
585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
586
587 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
588 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
589 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
590 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
591
592 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
593 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
594 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
595 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
596 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
597 I write code like this:
598
599 .. code-block:: c++
600
601   if (V = getValue()) {
602     ...
603   }
604
605 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
606 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
607 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
608 this:
609
610 .. code-block:: c++
611
612   if ((V = getValue())) {
613     ...
614   }
615
616 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
617 massaging the code appropriately.
618
619 Write Portable Code
620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
621
622 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
623 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
624 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
625
626 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
627 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
628 features are used, they should only be an implementation detail of a library
629 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
630
631 Do not use RTTI or Exceptions
632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
633
634 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
635 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
636 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
637 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
638 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
639 code.
640
641 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
642 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
643 This form of RTTI is opt-in and can be
644 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
645 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
646
647 .. _static constructor:
648
649 Do not use Static Constructors
650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
651
652 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
653 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
654 removed wherever possible.  Besides `well known problems
655 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
656 initialization is undefined between globals in different source files, the
657 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
658 LLVM as a library linked into a larger application.
659   
660 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
661 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
662 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
663 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
664 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
665 application.  There are two problems with this:
666
667 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
668   --- a critical time for GUI apps, among others.
669   
670 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
671   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
672   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
673   pressure on the VM system on low-memory machines.
674
675 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
676 target or other library into an application, but static constructors violate
677 this goal.
678   
679 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
680 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
681 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
682 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
683
684 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
686
687 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
688 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
689 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
690 members public by default.
691
692 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
693 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
694 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
695
696 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
697   the same keyword.  For example:
698
699 .. code-block:: c++
700
701   class Foo;
702
703   // Breaks mangling in MSVC.
704   struct Foo { int Data; };
705
706 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
707   members are declared public.
708
709 .. code-block:: c++
710
711   // Foo feels like a class... this is strange.
712   struct Foo {
713   private:
714     int Data;
715   public:
716     Foo() : Data(0) { }
717     int getData() const { return Data; }
718     void setData(int D) { Data = D; }
719   };
720
721   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
722   struct Bar {
723     int Data;
724     Foo() : Data(0) { }
725   };
726
727 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
729
730 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
731 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
732 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
733 *particular* constructor. Those should look like function calls using
734 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
735 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
736 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
737 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
738 something notionally equivalent. Examples:
739
740 .. code-block:: c++
741
742   class Foo {
743   public:
744     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
745     Foo(std::string filename);
746
747     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
748     Foo(int N);
749
750     // ...
751   };
752
753   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
754   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
755
756   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
757   bar_map.insert({my_key, my_value});
758
759 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
760
761 .. code-block:: c++
762
763   int data[] = {0, 1, 2, 3};
764
765 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
767
768 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
769 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
770 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
771 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
772 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
773 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
774 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
775
776 Beware unnecessary copies with ``auto``
777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
778
779 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
780 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
781 expensive.
782
783 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
784 ``auto *`` when copying pointers.
785
786 .. code-block:: c++
787
788   // Typically there's no reason to copy.
789   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
790   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
791
792   // Remove the reference if you really want a new copy.
793   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
794
795   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
796   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
797   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
798
799 Style Issues
800 ============
801
802 The High-Level Issues
803 ---------------------
804
805 A Public Header File **is** a Module
806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
807
808 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
809 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
810 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
811 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
812 defining a module of functionality.
813
814 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
815 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
816 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
817 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
818 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
819 together.
820
821 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
822 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
823 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
824 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
825 headers should be included after user headers for a translation unit.
826
827 .. _minimal list of #includes:
828
829 ``#include`` as Little as Possible
830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
831
832 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
833 especially in header files.
834
835 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
836 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
837 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
838 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
839 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
840 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
841 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
842 compilation.
843
844 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
845 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
846 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
847 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
848 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
849 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
850 you'll find out about later.
851
852 Keep "Internal" Headers Private
853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
854
855 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
856 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
857 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
858 module header file.  Don't do this!
859
860 If you really need to do something like this, put a private header file in the
861 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
862 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
863
864 .. note::
865
866     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
867     make them private (or protected) and all is well.
868
869 .. _early exits:
870
871 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
873
874 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
875 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
876 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
877 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
878 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
879 exit from a function, consider this "bad" code:
880
881 .. code-block:: c++
882
883   Value *doSomething(Instruction *I) {
884     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
885         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
886       ... some long code ....
887     }
888
889     return 0;
890   }
891
892 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
893 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
894 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
895 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
896 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
897 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
898 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
899 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
900 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
901 it returns null.
902
903 It is much preferred to format the code like this:
904
905 .. code-block:: c++
906
907   Value *doSomething(Instruction *I) {
908     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
909     if (isa<TerminatorInst>(I))
910       return 0;
911
912     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
913     // because goats like cheese.
914     if (!I->hasOneUse())
915       return 0;
916
917     // This is really just here for example.
918     if (!doOtherThing(I))
919       return 0;
920     
921     ... some long code ....
922   }
923
924 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
925 loops.  A silly example is something like this:
926
927 .. code-block:: c++
928
929   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
930     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
931       Value *LHS = BO->getOperand(0);
932       Value *RHS = BO->getOperand(1);
933       if (LHS != RHS) {
934         ...
935       }
936     }
937   }
938
939 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
940 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
941 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
942 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
943 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
944 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
945 It is strongly preferred to structure the loop like this:
946
947 .. code-block:: c++
948
949   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
950     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
951     if (!BO) continue;
952
953     Value *LHS = BO->getOperand(0);
954     Value *RHS = BO->getOperand(1);
955     if (LHS == RHS) continue;
956
957     ...
958   }
959
960 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
961 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
962 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
963 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
964 big understandability win.
965
966 Don't use ``else`` after a ``return``
967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
968
969 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
970 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
971 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
972 example, this is *bad*:
973
974 .. code-block:: c++
975
976   case 'J': {
977     if (Signed) {
978       Type = Context.getsigjmp_bufType();
979       if (Type.isNull()) {
980         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
981         return QualType();
982       } else {
983         break;
984       }
985     } else {
986       Type = Context.getjmp_bufType();
987       if (Type.isNull()) {
988         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
989         return QualType();
990       } else {
991         break;
992       }
993     }
994   }
995
996 It is better to write it like this:
997
998 .. code-block:: c++
999
1000   case 'J':
1001     if (Signed) {
1002       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1003       if (Type.isNull()) {
1004         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
1005         return QualType();
1006       }
1007     } else {
1008       Type = Context.getjmp_bufType();
1009       if (Type.isNull()) {
1010         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1011         return QualType();
1012       }
1013     }
1014     break;
1015
1016 Or better yet (in this case) as:
1017
1018 .. code-block:: c++
1019
1020   case 'J':
1021     if (Signed)
1022       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1023     else
1024       Type = Context.getjmp_bufType();
1025     
1026     if (Type.isNull()) {
1027       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
1028                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1029       return QualType();
1030     }
1031     break;
1032
1033 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1034 of when reading the code.
1035               
1036 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1038
1039 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1040 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1041 sort of thing is:
1042
1043 .. code-block:: c++
1044
1045   bool FoundFoo = false;
1046   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1047     if (BarList[I]->isFoo()) {
1048       FoundFoo = true;
1049       break;
1050     }
1051
1052   if (FoundFoo) {
1053     ...
1054   }
1055
1056 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1057 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1058 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1059 code to be structured like this:
1060
1061 .. code-block:: c++
1062
1063   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1064   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1065     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1066       if (List[I]->isFoo())
1067         return true;
1068     return false;
1069   }
1070   ...
1071
1072   if (containsFoo(BarList)) {
1073     ...
1074   }
1075
1076 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1077 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1078 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1079 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1080 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1081 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1082 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1083 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1084 locality.
1085
1086 The Low-Level Issues
1087 --------------------
1088
1089 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1091
1092 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1093 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1094 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1095 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1096 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1097 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1098
1099 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1100 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1101
1102 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1103   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1104
1105 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1106   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1107   ``Boats``).
1108   
1109 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1110   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1111   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1112
1113 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1114   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1115   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1116   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1117   (e.g. ``ValueKind``).
1118   
1119 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1120   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1121   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1122   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1123   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1124   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1125   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1126   instance:
1127
1128   .. code-block:: c++
1129
1130       enum {
1131         MaxSize = 42,
1132         Density = 12
1133       };
1134   
1135 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1136 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1137 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1138 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1139 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1140
1141 Here are some examples of good and bad names:
1142
1143 .. code-block:: c++
1144
1145   class VehicleMaker {
1146     ...
1147     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1148     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1149     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1150                                 // kind of factories.
1151   };
1152
1153   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1154     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1155     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1156     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1157     ...
1158   }
1159
1160 Assert Liberally
1161 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1162
1163 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1164 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1165 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1166 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1167 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1168
1169 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1170 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1171 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1172 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1173
1174 .. code-block:: c++
1175
1176   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1177     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1178     return Operands[I];
1179   }
1180
1181 Here are more examples:
1182
1183 .. code-block:: c++
1184
1185   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1186
1187   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1188
1189   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1190
1191   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1192
1193   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1194
1195 You get the idea.
1196
1197 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1198 reached.  These were typically of the form:
1199
1200 .. code-block:: c++
1201
1202   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1203
1204 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1205 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1206 assertions are compiled out.
1207
1208 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1209
1210 .. code-block:: c++
1211
1212   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1213
1214 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1215 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1216 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1217 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1218 to the "abort" implementation.
1219
1220 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1221 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1222
1223 .. code-block:: c++
1224
1225   unsigned Size = V.size();
1226   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1227
1228   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1229   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1230
1231 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1232 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1233 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1234 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1235 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1236 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1237 this:
1238
1239 .. code-block:: c++
1240
1241   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1242
1243   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1244   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1245
1246 Do Not Use ``using namespace std``
1247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1248
1249 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1250 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1251 std;``".
1252
1253 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1254 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1255 bad thing.
1256
1257 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1258 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1259 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1260 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1261 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1262 portability rule is important because different standard library implementations
1263 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1264 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1265 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1266
1267 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1268 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1269 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1270 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1271 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1272 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1273 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1274 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1275 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1276
1277 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1279
1280 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1281 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1282 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1283 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1284 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1285
1286 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1288
1289 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1290 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1291 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1292 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1293 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1294 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1295 supports the warning.
1296
1297 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1298 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1299 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1300 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1301 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1302 the switch.
1303
1304 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1306
1307 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1308 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1309 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1310 linker error because it wasn't implemented.
1311
1312 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1313 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1314 method will never be implemented. This enables other checks like
1315 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1316 methods.
1317
1318 For compatibility with MSVC, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used which
1319 will expand to ``= delete`` on compilers that support it. These methods should
1320 still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1321
1322 .. code-block:: c++
1323
1324   class DontCopy {
1325   private:
1326     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1327     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1328   public:
1329     ...
1330   };
1331
1332 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1334
1335 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1336 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1337 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1338 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1339 style:
1340
1341 .. code-block:: c++
1342
1343   BasicBlock *BB = ...
1344   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1345     ... use I ...
1346
1347 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1348 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1349 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1350 convenient way to do this is like so:
1351
1352 .. code-block:: c++
1353
1354   BasicBlock *BB = ...
1355   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1356     ... use I ...
1357
1358 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1359 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1360 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1361 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1362 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1363 did it intentionally.
1364
1365 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1366 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1367 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1368 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1369 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1370 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1371 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1372 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1373
1374 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1375 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1376 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1377 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1378 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1379 understand what it does.
1380
1381 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1382 prefer it.
1383
1384 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1386
1387 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1388 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1389 into every translation unit that includes it.
1390   
1391 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1392 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1393 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1394 ``std::ostream`` style APIs.
1395
1396 .. note::
1397
1398   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1399   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1400
1401 .. _raw_ostream:
1402
1403 Use ``raw_ostream``
1404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1405
1406 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1407 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1408 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1409 ``ostream``.
1410
1411 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1412 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1413 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1414 to ``raw_ostream`` instances.
1415
1416 Avoid ``std::endl``
1417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1418
1419 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1420 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1421 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1422
1423 .. code-block:: c++
1424
1425   std::cout << std::endl;
1426   std::cout << '\n' << std::flush;
1427
1428 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1429 it's better to use a literal ``'\n'``.
1430
1431 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1433
1434 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1435 put the ``inline`` keyword in this case.
1436
1437 Don't:
1438
1439 .. code-block:: c++
1440
1441   class Foo {
1442   public:
1443     inline void bar() {
1444       // ...
1445     }
1446   };
1447
1448 Do:
1449
1450 .. code-block:: c++
1451
1452   class Foo {
1453   public:
1454     void bar() {
1455       // ...
1456     }
1457   };
1458
1459 Microscopic Details
1460 -------------------
1461
1462 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1463 reasoning on why we prefer them.
1464
1465 Spaces Before Parentheses
1466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1467
1468 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1469 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1470 macros.  For example, this is good:
1471
1472 .. code-block:: c++
1473
1474   if (X) ...
1475   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1476   while (LLVMRocks) ...
1477
1478   somefunc(42);
1479   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1480   
1481   A = foo(42, 92) + bar(X);
1482
1483 and this is bad:
1484
1485 .. code-block:: c++
1486
1487   if(X) ...
1488   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1489   while(LLVMRocks) ...
1490
1491   somefunc (42);
1492   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1493   
1494   A = foo (42, 92) + bar (X);
1495
1496 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1497 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1498 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1499 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1500 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1501 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1502 misread the "``A``" example as:
1503
1504 .. code-block:: c++
1505
1506   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1507
1508 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1509 this misinterpretation.
1510
1511 Prefer Preincrement
1512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1513
1514 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1515 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1516 whenever possible.
1517
1518 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1519 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1520 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1521 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1522 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1523 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1524
1525
1526 Namespace Indentation
1527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1528
1529 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1530 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1531 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1532 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1533 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1534 being closed by a ``}``.  For example:
1535
1536 .. code-block:: c++
1537
1538   namespace llvm {
1539   namespace knowledge {
1540
1541   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1542   /// understanding of and contains the data associated with it.
1543   class Grokable {
1544   ...
1545   public:
1546     explicit Grokable() { ... }
1547     virtual ~Grokable() = 0;
1548   
1549     ...
1550
1551   };
1552
1553   } // end namespace knowledge
1554   } // end namespace llvm
1555
1556
1557 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1558 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1559 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1560 source files that are being closed half way through the file probably could use
1561 clarification.
1562
1563 .. _static:
1564
1565 Anonymous Namespaces
1566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1567
1568 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1569 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1570 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1571 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1572 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1573 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1574 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1575 classes private to a file.
1576
1577 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1578 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1579 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1580 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1581 chunk of the file.
1582
1583 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1584 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1585 good:
1586
1587 .. code-block:: c++
1588
1589   namespace {
1590   class StringSort {
1591   ...
1592   public:
1593     StringSort(...)
1594     bool operator<(const char *RHS) const;
1595   };
1596   } // end anonymous namespace
1597
1598   static void runHelper() { 
1599     ... 
1600   }
1601
1602   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1603     ...
1604   }
1605
1606 This is bad:
1607
1608 .. code-block:: c++
1609
1610   namespace {
1611
1612   class StringSort {
1613   ...
1614   public:
1615     StringSort(...)
1616     bool operator<(const char *RHS) const;
1617   };
1618
1619   void runHelper() { 
1620     ... 
1621   }
1622
1623   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1624     ...
1625   }
1626
1627   } // end anonymous namespace
1628
1629 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1630 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1631 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1632 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1633 namespace just because it was declared there.
1634
1635 See Also
1636 ========
1637
1638 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1639 Two particularly important books for our work are:
1640
1641 #. `Effective C++
1642    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1643    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1644    "Effective STL" by the same author.
1645
1646 #. `Large-Scale C++ Software Design
1647    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1648    by John Lakos
1649
1650 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1651 something.