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