[C++11] Suggest placing callable arguments as the last argument to
[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 `Programmer's Manual`_.
80
81 .. _Programmer's Manual:
82   http://llvm.org/docs/ProgrammersManual.html
83
84 Supported C++11 Language and Library Features
85 ---------------------------------------------
86
87 While LLVM, Clang, and LLD use C++11, not all features are available in all of
88 the toolchains which we support. The set of features supported for use in LLVM
89 is the intersection of those supported in MSVC 2012, GCC 4.7, and Clang 3.1.
90 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
91 toolchains accept. Don't argue with the build bots. However, we have some
92 guidance below to help you know what to expect.
93
94 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
95
96 * Clang: http://clang.llvm.org/cxx_status.html
97 * GCC: http://gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html
98 * MSVC: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
99
100 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
101 of the features that are expected to work. Features not on this list are
102 unlikely to be supported by our host compilers.
103
104 * Rvalue references: N2118_
105
106   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
107
108 * Static assert: N1720_
109 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
110 * Trailing return types: N2541_
111 * Lambdas: N2927_
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 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
120 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
121
122 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
123 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
124 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
125 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
126 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
127 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
128 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
129 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
130 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
131 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
132 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
133 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
134 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
135 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
136 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
137 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
138 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
139 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
140 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
141
142 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
143 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
144 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
145 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
146 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
147 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
148 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
149 being aware of:
150
151 * Not all of the type traits are implemented
152 * No regular expression library.
153 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
154   missing. Fortunately, they are rarely needed.
155 * The locale support is incomplete.
156
157 Other than these areas you should assume the standard library is available and
158 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
159 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
160 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
161 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
162 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
163 traits header to emulate it.
164
165 .. _the libstdc++ manual:
166   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
167
168 Mechanical Source Issues
169 ========================
170
171 Source Code Formatting
172 ----------------------
173
174 Commenting
175 ^^^^^^^^^^
176
177 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
178 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
179 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
180 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
181 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
182
183 .. _header file comment:
184
185 File Headers
186 """"""""""""
187
188 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
189 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
190 tree.  The standard header looks like this:
191
192 .. code-block:: c++
193
194   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
195   //
196   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
197   //
198   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
199   // License. See LICENSE.TXT for details.
200   //
201   //===----------------------------------------------------------------------===//
202   ///
203   /// \file
204   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
205   /// the base class for all of the VM instructions.
206   ///
207   //===----------------------------------------------------------------------===//
208
209 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
210 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
211 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
212
213 .. note::
214
215     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
216     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
217     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
218     pages.
219
220 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
221 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
222 code can be distributed under and should not be modified in any way.
223
224 The main body is a ``doxygen`` comment describing the purpose of the file.  It
225 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
226 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
227 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
228 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
229 *gotchas* in the code to watch out for.
230
231 Class overviews
232 """""""""""""""
233
234 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
235 class definition should have a comment block that explains what the class is
236 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
237 ``doxygen`` comment block.
238
239 Method information
240 """"""""""""""""""
241
242 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
243 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
244 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
245 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
246 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
247
248 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
249 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
250
251 Comment Formatting
252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
253
254 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
255 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
256 useful to use C style (``/* */``) comments however:
257
258 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
259    comments.
260
261 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
262
263 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
264    comments.
265
266 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
267 properly and are better behaved in general than C style comments.
268
269 Doxygen Use in Documentation Comments
270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
271
272 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
273 comment.
274
275 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
276 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
277 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
278 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
279
280 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
281 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
282 contains documentation for the parameter.
283
284 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
285
286 To document a function parameter, start a new paragraph with the
287 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
288 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
289 respectively.
290
291 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
292 command.
293
294 A minimal documentation comment:
295
296 .. code-block:: c++
297
298   /// \brief Does foo and bar.
299   void fooBar(bool Baz);
300
301 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
302
303 .. code-block:: c++
304
305   /// \brief Does foo and bar.
306   ///
307   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
308   ///
309   /// Typical usage:
310   /// \code
311   ///   fooBar(false, "quux", Res);
312   /// \endcode
313   ///
314   /// \param Quux kind of foo to do.
315   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
316   ///
317   /// \returns true on success.
318   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
319
320 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
321 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
322 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
323 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
324 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
325 as needed.
326
327 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
328 For humans it is obvious which function or class is being documented;
329 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
330 to the correct declaration.
331
332 Wrong:
333
334 .. code-block:: c++
335
336   // In Something.h:
337
338   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
339   class Something {
340   public:
341     /// fooBar - Does foo and bar.
342     void fooBar();
343   };
344
345   // In Something.cpp:
346
347   /// fooBar - Does foo and bar.
348   void Something::fooBar() { ... }
349
350 Correct:
351
352 .. code-block:: c++
353
354   // In Something.h:
355
356   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
357   class Something {
358   public:
359     /// \brief Does foo and bar.
360     void fooBar();
361   };
362
363   // In Something.cpp:
364
365   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
366   void Something::fooBar() { ... }
367
368 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
369 be a good idea to do so.
370
371 Consider:
372
373 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
374   related functions or types;
375
376 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
377   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
378
379 * using member groups and additional comments attached to member
380   groups to organize within a class.
381
382 For example:
383
384 .. code-block:: c++
385
386   class Something {
387     /// \name Functions that do Foo.
388     /// @{
389     void fooBar();
390     void fooBaz();
391     /// @}
392     ...
393   };
394
395 ``#include`` Style
396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
397
398 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
399 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
400 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
401
402 .. _Main Module Header:
403 .. _Local/Private Headers:
404
405 #. Main Module Header
406 #. Local/Private Headers
407 #. ``llvm/...``
408 #. System ``#include``\s
409
410 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
411
412 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
413 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
414 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
415 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
416 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
417 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
418 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
419
420 .. _fit into 80 columns:
421
422 Source Code Width
423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
424
425 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
426 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
427 it.
428
429 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
430 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
431 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
432 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
433 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
434 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
435 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
436 for it (vs something else, like 90 columns).
437
438 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
439 debate.
440
441 Use Spaces Instead of Tabs
442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
443
444 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
445 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
446 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
447 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
448 unreadable, and it is not worth dealing with.
449
450 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
451 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
452 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
453 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
454 incredible diffs that are absolutely worthless.
455
456 Indent Code Consistently
457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
458
459 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
460 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
461 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
462 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
463 and tool-friendly formatting and indentation.
464
465 Format Lambdas Like Blocks Of Code
466 """"""""""""""""""""""""""""""""""
467
468 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
469 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
470 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
471 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
472 by the preceding part of the statement:
473
474 .. code-block:: c++
475
476   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
477     if (a.blah < b.blah)
478       return true;
479     if (a.baz < b.baz)
480       return true;
481     return a.bam < b.bam;
482   });
483
484 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
485 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
486 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
487
488 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
489 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
490 the indent of the ``[]``:
491
492 .. code-block:: c++
493
494   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
495              [] (PHINode *PN) {
496                // process phis...
497              },
498              [] (SelectInst *SI) {
499                // process selects...
500              },
501              [] (LoadInst *LI) {
502                // process loads...
503              },
504              [] (AllocaInst *AI) {
505                // process allocas...
506              });
507
508 Braced Initializer Lists
509 """"""""""""""""""""""""
510
511 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
512 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
513 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
514 nested within each other and within function calls in order to build up
515 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
516 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
517 *not* performing initialization.
518
519 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
520 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
521 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
522 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
523 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
524 understood for formatting nested function calls. Examples:
525
526 .. code-block:: c++
527
528   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
529
530   llvm::Constant *Mask[] = {
531       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
532       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
533       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
534
535 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
536 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
537
538 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
539
540 Language and Compiler Issues
541 ----------------------------
542
543 Treat Compiler Warnings Like Errors
544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
545
546 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
547 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
548 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
549 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
550
551 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
552 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
553 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
554 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
555 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
556 I write code like this:
557
558 .. code-block:: c++
559
560   if (V = getValue()) {
561     ...
562   }
563
564 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
565 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
566 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
567 this:
568
569 .. code-block:: c++
570
571   if ((V = getValue())) {
572     ...
573   }
574
575 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
576 massaging the code appropriately.
577
578 Write Portable Code
579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
580
581 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
582 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
583 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
584
585 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
586 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
587 features are used, they should only be an implementation detail of a library
588 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
589
590 Do not use RTTI or Exceptions
591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
592
593 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
594 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
595 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
596 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
597 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
598 code.
599
600 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
601 templates like `isa<>, cast<>, and dyn_cast<> <ProgrammersManual.html#isa>`_.
602 This form of RTTI is opt-in and can be
603 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
604 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
605
606 .. _static constructor:
607
608 Do not use Static Constructors
609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
610
611 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
612 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
613 removed wherever possible.  Besides `well known problems
614 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
615 initialization is undefined between globals in different source files, the
616 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
617 LLVM as a library linked into a larger application.
618   
619 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
620 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
621 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
622 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
623 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
624 application.  There are two problems with this:
625
626 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
627   --- a critical time for GUI apps, among others.
628   
629 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
630   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
631   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
632   pressure on the VM system on low-memory machines.
633
634 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
635 target or other library into an application, but static constructors violate
636 this goal.
637   
638 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
639 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
640 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
641 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
642
643 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
645
646 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
647 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
648 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
649 members public by default.
650
651 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
652 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
653 the symbol.  This can lead to problems at link time.
654
655 So, the rule for LLVM is to always use the ``class`` keyword, unless **all**
656 members are public and the type is a C++ `POD
657 <http://en.wikipedia.org/wiki/Plain_old_data_structure>`_ type, in which case
658 ``struct`` is allowed.
659
660 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
662
663 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
664 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
665 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
666 *particular* constructor. Those should look like function calls using
667 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
668 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
669 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
670 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
671 something notionally equivalent. Examples:
672
673 .. code-block:: c++
674
675   class Foo {
676   public:
677     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
678     Foo(std::string filename);
679
680     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
681     Foo(int N);
682
683     // ...
684   };
685
686   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
687   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
688
689   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
690   bar_map.insert({my_key, my_value});
691
692 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
693
694 .. code-block:: c++
695
696   int data[] = {0, 1, 2, 3};
697
698 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
700
701 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
702 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
703 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
704 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
705 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
706 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
707 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
708
709 Style Issues
710 ============
711
712 The High-Level Issues
713 ---------------------
714
715 A Public Header File **is** a Module
716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
717
718 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
719 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
720 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
721 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
722 defining a module of functionality.
723
724 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
725 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
726 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
727 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
728 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
729 together.
730
731 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
732 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
733 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
734 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
735 headers should be included after user headers for a translation unit.
736
737 .. _minimal list of #includes:
738
739 ``#include`` as Little as Possible
740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
741
742 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
743 especially in header files.
744
745 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
746 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
747 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
748 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
749 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
750 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
751 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
752 compilation.
753
754 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
755 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
756 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
757 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
758 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
759 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
760 you'll find out about later.
761
762 Keep "Internal" Headers Private
763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
764
765 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
766 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
767 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
768 module header file.  Don't do this!
769
770 If you really need to do something like this, put a private header file in the
771 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
772 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
773
774 .. note::
775
776     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
777     make them private (or protected) and all is well.
778
779 .. _early exits:
780
781 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
783
784 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
785 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
786 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
787 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
788 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
789 exit from a function, consider this "bad" code:
790
791 .. code-block:: c++
792
793   Value *doSomething(Instruction *I) {
794     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
795         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
796       ... some long code ....
797     }
798
799     return 0;
800   }
801
802 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
803 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
804 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
805 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
806 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
807 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
808 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
809 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
810 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
811 it returns null.
812
813 It is much preferred to format the code like this:
814
815 .. code-block:: c++
816
817   Value *doSomething(Instruction *I) {
818     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
819     if (isa<TerminatorInst>(I))
820       return 0;
821
822     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
823     // because goats like cheese.
824     if (!I->hasOneUse())
825       return 0;
826
827     // This is really just here for example.
828     if (!doOtherThing(I))
829       return 0;
830     
831     ... some long code ....
832   }
833
834 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
835 loops.  A silly example is something like this:
836
837 .. code-block:: c++
838
839   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
840     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
841       Value *LHS = BO->getOperand(0);
842       Value *RHS = BO->getOperand(1);
843       if (LHS != RHS) {
844         ...
845       }
846     }
847   }
848
849 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
850 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
851 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
852 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
853 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
854 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
855 It is strongly preferred to structure the loop like this:
856
857 .. code-block:: c++
858
859   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
860     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
861     if (!BO) continue;
862
863     Value *LHS = BO->getOperand(0);
864     Value *RHS = BO->getOperand(1);
865     if (LHS == RHS) continue;
866
867     ...
868   }
869
870 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
871 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
872 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
873 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
874 big understandability win.
875
876 Don't use ``else`` after a ``return``
877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
878
879 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
880 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
881 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
882 example, this is *bad*:
883
884 .. code-block:: c++
885
886   case 'J': {
887     if (Signed) {
888       Type = Context.getsigjmp_bufType();
889       if (Type.isNull()) {
890         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
891         return QualType();
892       } else {
893         break;
894       }
895     } else {
896       Type = Context.getjmp_bufType();
897       if (Type.isNull()) {
898         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
899         return QualType();
900       } else {
901         break;
902       }
903     }
904   }
905
906 It is better to write it like this:
907
908 .. code-block:: c++
909
910   case 'J':
911     if (Signed) {
912       Type = Context.getsigjmp_bufType();
913       if (Type.isNull()) {
914         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
915         return QualType();
916       }
917     } else {
918       Type = Context.getjmp_bufType();
919       if (Type.isNull()) {
920         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
921         return QualType();
922       }
923     }
924     break;
925
926 Or better yet (in this case) as:
927
928 .. code-block:: c++
929
930   case 'J':
931     if (Signed)
932       Type = Context.getsigjmp_bufType();
933     else
934       Type = Context.getjmp_bufType();
935     
936     if (Type.isNull()) {
937       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
938                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
939       return QualType();
940     }
941     break;
942
943 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
944 of when reading the code.
945               
946 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
948
949 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
950 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
951 sort of thing is:
952
953 .. code-block:: c++
954
955   bool FoundFoo = false;
956   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
957     if (BarList[I]->isFoo()) {
958       FoundFoo = true;
959       break;
960     }
961
962   if (FoundFoo) {
963     ...
964   }
965
966 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
967 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
968 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
969 code to be structured like this:
970
971 .. code-block:: c++
972
973   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
974   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
975     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
976       if (List[I]->isFoo())
977         return true;
978     return false;
979   }
980   ...
981
982   if (containsFoo(BarList)) {
983     ...
984   }
985
986 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
987 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
988 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
989 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
990 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
991 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
992 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
993 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
994 locality.
995
996 The Low-Level Issues
997 --------------------
998
999 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1001
1002 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1003 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1004 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1005 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1006 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1007 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1008
1009 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1010 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1011
1012 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1013   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1014
1015 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1016   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1017   ``Boats``).
1018   
1019 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1020   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1021   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1022
1023 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1024   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1025   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1026   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1027   (e.g. ``ValueKind``).
1028   
1029 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1030   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1031   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1032   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1033   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1034   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1035   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1036   instance:
1037
1038   .. code-block:: c++
1039
1040       enum {
1041         MaxSize = 42,
1042         Density = 12
1043       };
1044   
1045 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1046 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1047 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1048 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1049 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1050
1051 Here are some examples of good and bad names:
1052
1053 .. code-block:: c++
1054
1055   class VehicleMaker {
1056     ...
1057     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1058     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1059     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1060                                 // kind of factories.
1061   };
1062
1063   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1064     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1065     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1066     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1067     ...
1068   }
1069
1070 Assert Liberally
1071 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1072
1073 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1074 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1075 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1076 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1077 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1078
1079 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1080 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1081 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1082 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1083
1084 .. code-block:: c++
1085
1086   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1087     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1088     return Operands[I];
1089   }
1090
1091 Here are more examples:
1092
1093 .. code-block:: c++
1094
1095   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1096
1097   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1098
1099   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1100
1101   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1102
1103   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1104
1105 You get the idea.
1106
1107 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1108 reached.  These were typically of the form:
1109
1110 .. code-block:: c++
1111
1112   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1113
1114 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1115 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1116 assertions are compiled out.
1117
1118 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1119
1120 .. code-block:: c++
1121
1122   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1123
1124 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1125 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1126 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1127 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1128 to the "abort" implementation.
1129
1130 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1131 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1132
1133 .. code-block:: c++
1134
1135   unsigned Size = V.size();
1136   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1137
1138   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1139   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1140
1141 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1142 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1143 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1144 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1145 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1146 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1147 this:
1148
1149 .. code-block:: c++
1150
1151   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1152
1153   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1154   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1155
1156 Do Not Use ``using namespace std``
1157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1158
1159 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1160 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1161 std;``".
1162
1163 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1164 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1165 bad thing.
1166
1167 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1168 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1169 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1170 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1171 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1172 portability rule is important because different standard library implementations
1173 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1174 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1175 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1176
1177 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1178 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1179 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1180 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1181 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1182 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1183 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1184 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1185 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1186
1187 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1189
1190 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1191 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1192 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1193 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1194 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1195
1196 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1198
1199 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1200 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1201 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1202 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1203 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1204 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1205 supports the warning.
1206
1207 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1208 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1209 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1210 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1211 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1212 the switch.
1213
1214 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1216
1217 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1218 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1219 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1220 linker error because it wasn't implemented.
1221
1222 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1223 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1224 method will never be implemented. This enables other checks like
1225 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1226 methods.
1227
1228 To maintain compatibility with C++03, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used
1229 which will expand to ``= delete`` if the compiler supports it. These methods
1230 should still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1231
1232 .. code-block:: c++
1233
1234   class DontCopy {
1235   private:
1236     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1237     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1238   public:
1239     ...
1240   };
1241
1242 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1244
1245 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1246 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1247 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1248 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1249 style:
1250
1251 .. code-block:: c++
1252
1253   BasicBlock *BB = ...
1254   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1255     ... use I ...
1256
1257 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1258 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1259 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1260 convenient way to do this is like so:
1261
1262 .. code-block:: c++
1263
1264   BasicBlock *BB = ...
1265   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1266     ... use I ...
1267
1268 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1269 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1270 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1271 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1272 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1273 did it intentionally.
1274
1275 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1276 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1277 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1278 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1279 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1280 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1281 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1282 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1283
1284 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1285 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1286 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1287 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1288 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1289 understand what it does.
1290
1291 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1292 prefer it.
1293
1294 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1296
1297 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1298 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1299 into every translation unit that includes it.
1300   
1301 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1302 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1303 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1304 ``std::ostream`` style APIs.
1305
1306 .. note::
1307
1308   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1309   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1310
1311 .. _raw_ostream:
1312
1313 Use ``raw_ostream``
1314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1315
1316 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1317 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1318 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1319 ``ostream``.
1320
1321 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1322 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1323 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1324 to ``raw_ostream`` instances.
1325
1326 Avoid ``std::endl``
1327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1328
1329 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1330 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1331 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1332
1333 .. code-block:: c++
1334
1335   std::cout << std::endl;
1336   std::cout << '\n' << std::flush;
1337
1338 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1339 it's better to use a literal ``'\n'``.
1340
1341 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1343
1344 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1345 put the ``inline`` keyword in this case.
1346
1347 Don't:
1348
1349 .. code-block:: c++
1350
1351   class Foo {
1352   public:
1353     inline void bar() {
1354       // ...
1355     }
1356   };
1357
1358 Do:
1359
1360 .. code-block:: c++
1361
1362   class Foo {
1363   public:
1364     void bar() {
1365       // ...
1366     }
1367   };
1368
1369 Microscopic Details
1370 -------------------
1371
1372 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1373 reasoning on why we prefer them.
1374
1375 Spaces Before Parentheses
1376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1377
1378 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1379 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1380 macros.  For example, this is good:
1381
1382 .. code-block:: c++
1383
1384   if (X) ...
1385   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1386   while (LLVMRocks) ...
1387
1388   somefunc(42);
1389   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1390   
1391   A = foo(42, 92) + bar(X);
1392
1393 and this is bad:
1394
1395 .. code-block:: c++
1396
1397   if(X) ...
1398   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1399   while(LLVMRocks) ...
1400
1401   somefunc (42);
1402   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1403   
1404   A = foo (42, 92) + bar (X);
1405
1406 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1407 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1408 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1409 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1410 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1411 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1412 misread the "``A``" example as:
1413
1414 .. code-block:: c++
1415
1416   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1417
1418 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1419 this misinterpretation.
1420
1421 Prefer Preincrement
1422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1423
1424 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1425 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1426 whenever possible.
1427
1428 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1429 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1430 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1431 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1432 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1433 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1434
1435
1436 Namespace Indentation
1437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1438
1439 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1440 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1441 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1442 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1443 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1444 being closed by a ``}``.  For example:
1445
1446 .. code-block:: c++
1447
1448   namespace llvm {
1449   namespace knowledge {
1450
1451   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1452   /// understanding of and contains the data associated with it.
1453   class Grokable {
1454   ...
1455   public:
1456     explicit Grokable() { ... }
1457     virtual ~Grokable() = 0;
1458   
1459     ...
1460
1461   };
1462
1463   } // end namespace knowledge
1464   } // end namespace llvm
1465
1466
1467 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1468 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1469 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1470 source files that are being closed half way through the file probably could use
1471 clarification.
1472
1473 .. _static:
1474
1475 Anonymous Namespaces
1476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1477
1478 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1479 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1480 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1481 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1482 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1483 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1484 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1485 classes private to a file.
1486
1487 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1488 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1489 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1490 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1491 chunk of the file.
1492
1493 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1494 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1495 good:
1496
1497 .. code-block:: c++
1498
1499   namespace {
1500   class StringSort {
1501   ...
1502   public:
1503     StringSort(...)
1504     bool operator<(const char *RHS) const;
1505   };
1506   } // end anonymous namespace
1507
1508   static void runHelper() { 
1509     ... 
1510   }
1511
1512   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1513     ...
1514   }
1515
1516 This is bad:
1517
1518 .. code-block:: c++
1519
1520   namespace {
1521
1522   class StringSort {
1523   ...
1524   public:
1525     StringSort(...)
1526     bool operator<(const char *RHS) const;
1527   };
1528
1529   void runHelper() { 
1530     ... 
1531   }
1532
1533   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1534     ...
1535   }
1536
1537   } // end anonymous namespace
1538
1539 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1540 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1541 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1542 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1543 namespace just because it was declared there.
1544
1545 See Also
1546 ========
1547
1548 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1549 Two particularly important books for our work are:
1550
1551 #. `Effective C++
1552    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1553    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1554    "Effective STL" by the same author.
1555
1556 #. `Large-Scale C++ Software Design
1557    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1558    by John Lakos
1559
1560 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1561 something.