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