C++11: Remove const from in auto guidelines
[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
113   * But *not* ``std::function``, until Clang implements `MSVC-compatible RTTI`_.
114
115 * ``decltype``: N2343_
116 * Nested closing right angle brackets: N1757_
117 * Extern templates: N1987_
118 * ``nullptr``: N2431_
119 * Strongly-typed and forward declarable enums: N2347_, N2764_
120 * Local and unnamed types as template arguments: N2657_
121 * Range-based for-loop: N2930_
122 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
123 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
124
125 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
126 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
127 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
128 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
129 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
130 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
131 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
132 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
133 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
134 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
135 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
136 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
137 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
138 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
139 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
140 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
141 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
142 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
143 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
144 .. _MSVC-compatible RTTI: http://llvm.org/PR18951
145
146 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
147 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
148 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
149 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
150 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
151 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
152 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
153 being aware of:
154
155 * Not all of the type traits are implemented
156 * No regular expression library.
157 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
158   missing. Fortunately, they are rarely needed.
159 * The locale support is incomplete.
160 * ``std::initializer_list`` (and the constructors and functions that take it as
161   an argument) are not always available, so you cannot (for example) initialize
162   a ``std::vector`` with a braced initializer list.
163
164 Other than these areas you should assume the standard library is available and
165 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
166 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
167 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
168 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
169 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
170 traits header to emulate it.
171
172 .. _the libstdc++ manual:
173   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.7.3/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
174
175 Mechanical Source Issues
176 ========================
177
178 Source Code Formatting
179 ----------------------
180
181 Commenting
182 ^^^^^^^^^^
183
184 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
185 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
186 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
187 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
188 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
189
190 .. _header file comment:
191
192 File Headers
193 """"""""""""
194
195 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
196 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
197 tree.  The standard header looks like this:
198
199 .. code-block:: c++
200
201   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
202   //
203   //                     The LLVM Compiler Infrastructure
204   //
205   // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
206   // License. See LICENSE.TXT for details.
207   //
208   //===----------------------------------------------------------------------===//
209   ///
210   /// \file
211   /// \brief This file contains the declaration of the Instruction class, which is
212   /// the base class for all of the VM instructions.
213   ///
214   //===----------------------------------------------------------------------===//
215
216 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
217 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
218 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
219
220 .. note::
221
222     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
223     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
224     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
225     pages.
226
227 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
228 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
229 code can be distributed under and should not be modified in any way.
230
231 The main body is a ``doxygen`` comment describing the purpose of the file.  It
232 should have a ``\brief`` command that describes the file in one or two
233 sentences.  Any additional information should be separated by a blank line.  If
234 an algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
235 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
236 *gotchas* in the code to watch out for.
237
238 Class overviews
239 """""""""""""""
240
241 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
242 class definition should have a comment block that explains what the class is
243 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
244 ``doxygen`` comment block.
245
246 Method information
247 """"""""""""""""""
248
249 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
250 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
251 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
252 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
253 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
254
255 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
256 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
257
258 Comment Formatting
259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
260
261 In general, prefer C++ style (``//``) comments.  They take less space, require
262 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
263 useful to use C style (``/* */``) comments however:
264
265 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
266    comments.
267
268 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
269
270 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
271    comments.
272
273 To comment out a large block of code, use ``#if 0`` and ``#endif``. These nest
274 properly and are better behaved in general than C style comments.
275
276 Doxygen Use in Documentation Comments
277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
278
279 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
280 comment.
281
282 Include descriptive ``\brief`` paragraphs for all public interfaces (public
283 classes, member and non-member functions).  Explain API use and purpose in
284 ``\brief`` paragraphs, don't just restate the information that can be inferred
285 from the API name.  Put detailed discussion into separate paragraphs.
286
287 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
288 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
289 contains documentation for the parameter.
290
291 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
292
293 To document a function parameter, start a new paragraph with the
294 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
295 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
296 respectively.
297
298 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
299 command.
300
301 A minimal documentation comment:
302
303 .. code-block:: c++
304
305   /// \brief Does foo and bar.
306   void fooBar(bool Baz);
307
308 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
309
310 .. code-block:: c++
311
312   /// \brief Does foo and bar.
313   ///
314   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
315   ///
316   /// Typical usage:
317   /// \code
318   ///   fooBar(false, "quux", Res);
319   /// \endcode
320   ///
321   /// \param Quux kind of foo to do.
322   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
323   ///
324   /// \returns true on success.
325   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
326
327 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
328 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
329 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
330 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
331 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
332 as needed.
333
334 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
335 For humans it is obvious which function or class is being documented;
336 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
337 to the correct declaration.
338
339 Wrong:
340
341 .. code-block:: c++
342
343   // In Something.h:
344
345   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
346   class Something {
347   public:
348     /// fooBar - Does foo and bar.
349     void fooBar();
350   };
351
352   // In Something.cpp:
353
354   /// fooBar - Does foo and bar.
355   void Something::fooBar() { ... }
356
357 Correct:
358
359 .. code-block:: c++
360
361   // In Something.h:
362
363   /// \brief An abstraction for some complicated thing.
364   class Something {
365   public:
366     /// \brief Does foo and bar.
367     void fooBar();
368   };
369
370   // In Something.cpp:
371
372   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
373   void Something::fooBar() { ... }
374
375 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
376 be a good idea to do so.
377
378 Consider:
379
380 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
381   related functions or types;
382
383 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
384   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
385
386 * using member groups and additional comments attached to member
387   groups to organize within a class.
388
389 For example:
390
391 .. code-block:: c++
392
393   class Something {
394     /// \name Functions that do Foo.
395     /// @{
396     void fooBar();
397     void fooBaz();
398     /// @}
399     ...
400   };
401
402 ``#include`` Style
403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
404
405 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
406 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
407 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
408
409 .. _Main Module Header:
410 .. _Local/Private Headers:
411
412 #. Main Module Header
413 #. Local/Private Headers
414 #. ``llvm/...``
415 #. System ``#include``\s
416
417 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
418
419 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
420 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
421 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
422 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
423 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
424 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
425 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
426
427 .. _fit into 80 columns:
428
429 Source Code Width
430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
431
432 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
433 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
434 it.
435
436 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
437 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
438 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
439 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
440 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
441 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
442 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
443 for it (vs something else, like 90 columns).
444
445 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
446 debate.
447
448 Use Spaces Instead of Tabs
449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
450
451 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
452 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
453 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
454 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
455 unreadable, and it is not worth dealing with.
456
457 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
458 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
459 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
460 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
461 incredible diffs that are absolutely worthless.
462
463 Indent Code Consistently
464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
465
466 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
467 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
468 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
469 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
470 and tool-friendly formatting and indentation.
471
472 Format Lambdas Like Blocks Of Code
473 """"""""""""""""""""""""""""""""""
474
475 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
476 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
477 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
478 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
479 by the preceding part of the statement:
480
481 .. code-block:: c++
482
483   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
484     if (a.blah < b.blah)
485       return true;
486     if (a.baz < b.baz)
487       return true;
488     return a.bam < b.bam;
489   });
490
491 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
492 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
493 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
494
495 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
496 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
497 the indent of the ``[]``:
498
499 .. code-block:: c++
500
501   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
502              [] (PHINode *PN) {
503                // process phis...
504              },
505              [] (SelectInst *SI) {
506                // process selects...
507              },
508              [] (LoadInst *LI) {
509                // process loads...
510              },
511              [] (AllocaInst *AI) {
512                // process allocas...
513              });
514
515 Braced Initializer Lists
516 """"""""""""""""""""""""
517
518 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
519 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
520 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
521 nested within each other and within function calls in order to build up
522 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
523 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
524 *not* performing initialization.
525
526 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
527 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
528 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
529 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
530 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
531 understood for formatting nested function calls. Examples:
532
533 .. code-block:: c++
534
535   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
536
537   llvm::Constant *Mask[] = {
538       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
539       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
540       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
541
542 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
543 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
544
545 .. _Clang Format: http://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
546
547 Language and Compiler Issues
548 ----------------------------
549
550 Treat Compiler Warnings Like Errors
551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
552
553 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
554 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
555 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
556 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
557
558 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
559 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
560 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
561 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
562 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
563 I write code like this:
564
565 .. code-block:: c++
566
567   if (V = getValue()) {
568     ...
569   }
570
571 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
572 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
573 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
574 this:
575
576 .. code-block:: c++
577
578   if ((V = getValue())) {
579     ...
580   }
581
582 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
583 massaging the code appropriately.
584
585 Write Portable Code
586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
587
588 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
589 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
590 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
591
592 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
593 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
594 features are used, they should only be an implementation detail of a library
595 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
596
597 Do not use RTTI or Exceptions
598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
599
600 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
601 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
602 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
603 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
604 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
605 code.
606
607 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
608 templates like `isa<>, cast<>, and dyn_cast<> <ProgrammersManual.html#isa>`_.
609 This form of RTTI is opt-in and can be
610 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
611 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
612
613 .. _static constructor:
614
615 Do not use Static Constructors
616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
617
618 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
619 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
620 removed wherever possible.  Besides `well known problems
621 <http://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
622 initialization is undefined between globals in different source files, the
623 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
624 LLVM as a library linked into a larger application.
625   
626 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
627 `OpenGL, custom languages <http://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
628 <http://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
629 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
630 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
631 application.  There are two problems with this:
632
633 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
634   --- a critical time for GUI apps, among others.
635   
636 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
637   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
638   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
639   pressure on the VM system on low-memory machines.
640
641 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
642 target or other library into an application, but static constructors violate
643 this goal.
644   
645 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
646 `great project <http://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
647 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
648 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
649
650 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
652
653 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
654 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
655 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
656 members public by default.
657
658 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
659 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
660 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
661
662 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
663   the same keyword.  For example:
664
665 .. code-block:: c++
666
667   class Foo;
668
669   // Breaks mangling in MSVC.
670   struct Foo { int Data; };
671
672 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
673   members are declared public.
674
675 .. code-block:: c++
676
677   // Foo feels like a class... this is strange.
678   struct Foo {
679   private:
680     int Data;
681   public:
682     Foo() : Data(0) { }
683     int getData() const { return Data; }
684     void setData(int D) { Data = D; }
685   };
686
687   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
688   struct Bar {
689     int Data;
690     Foo() : Data(0) { }
691   };
692
693 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
695
696 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
697 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
698 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
699 *particular* constructor. Those should look like function calls using
700 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
701 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
702 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
703 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
704 something notionally equivalent. Examples:
705
706 .. code-block:: c++
707
708   class Foo {
709   public:
710     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
711     Foo(std::string filename);
712
713     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
714     Foo(int N);
715
716     // ...
717   };
718
719   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
720   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
721
722   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
723   bar_map.insert({my_key, my_value});
724
725 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
726
727 .. code-block:: c++
728
729   int data[] = {0, 1, 2, 3};
730
731 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
733
734 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
735 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
736 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
737 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
738 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
739 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
740 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
741
742 Beware unnecessary copies with ``auto``
743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
744
745 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
746 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
747 expensive.
748
749 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
750 ``auto *`` when copying pointers.
751
752 .. code-block:: c++
753
754   // Typically there's no reason to copy.
755   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
756   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
757
758   // Remove the reference if you really want a new copy.
759   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
760
761   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
762   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
763   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
764
765 Style Issues
766 ============
767
768 The High-Level Issues
769 ---------------------
770
771 A Public Header File **is** a Module
772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
773
774 C++ doesn't do too well in the modularity department.  There is no real
775 encapsulation or data hiding (unless you use expensive protocol classes), but it
776 is what we have to work with.  When you write a public header file (in the LLVM
777 source tree, they live in the top level "``include``" directory), you are
778 defining a module of functionality.
779
780 Ideally, modules should be completely independent of each other, and their
781 header files should only ``#include`` the absolute minimum number of headers
782 possible. A module is not just a class, a function, or a namespace: it's a
783 collection of these that defines an interface.  This interface may be several
784 functions, classes, or data structures, but the important issue is how they work
785 together.
786
787 In general, a module should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
788 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
789 first.  This ensures that all of the dependences of the module header have been
790 properly added to the module header itself, and are not implicit.  System
791 headers should be included after user headers for a translation unit.
792
793 .. _minimal list of #includes:
794
795 ``#include`` as Little as Possible
796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
797
798 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
799 especially in header files.
800
801 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
802 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
803 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
804 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
805 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
806 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
807 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
808 compilation.
809
810 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
811 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
812 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
813 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
814 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
815 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
816 you'll find out about later.
817
818 Keep "Internal" Headers Private
819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
820
821 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
822 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
823 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
824 module header file.  Don't do this!
825
826 If you really need to do something like this, put a private header file in the
827 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
828 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
829
830 .. note::
831
832     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
833     make them private (or protected) and all is well.
834
835 .. _early exits:
836
837 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
839
840 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
841 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
842 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
843 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
844 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
845 exit from a function, consider this "bad" code:
846
847 .. code-block:: c++
848
849   Value *doSomething(Instruction *I) {
850     if (!isa<TerminatorInst>(I) &&
851         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
852       ... some long code ....
853     }
854
855     return 0;
856   }
857
858 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
859 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
860 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
861 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
862 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
863 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
864 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
865 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
866 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
867 it returns null.
868
869 It is much preferred to format the code like this:
870
871 .. code-block:: c++
872
873   Value *doSomething(Instruction *I) {
874     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
875     if (isa<TerminatorInst>(I))
876       return 0;
877
878     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
879     // because goats like cheese.
880     if (!I->hasOneUse())
881       return 0;
882
883     // This is really just here for example.
884     if (!doOtherThing(I))
885       return 0;
886     
887     ... some long code ....
888   }
889
890 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
891 loops.  A silly example is something like this:
892
893 .. code-block:: c++
894
895   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
896     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II)) {
897       Value *LHS = BO->getOperand(0);
898       Value *RHS = BO->getOperand(1);
899       if (LHS != RHS) {
900         ...
901       }
902     }
903   }
904
905 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
906 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
907 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
908 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
909 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
910 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
911 It is strongly preferred to structure the loop like this:
912
913 .. code-block:: c++
914
915   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ++II) {
916     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(II);
917     if (!BO) continue;
918
919     Value *LHS = BO->getOperand(0);
920     Value *RHS = BO->getOperand(1);
921     if (LHS == RHS) continue;
922
923     ...
924   }
925
926 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
927 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
928 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
929 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
930 big understandability win.
931
932 Don't use ``else`` after a ``return``
933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
934
935 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
936 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
937 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
938 example, this is *bad*:
939
940 .. code-block:: c++
941
942   case 'J': {
943     if (Signed) {
944       Type = Context.getsigjmp_bufType();
945       if (Type.isNull()) {
946         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
947         return QualType();
948       } else {
949         break;
950       }
951     } else {
952       Type = Context.getjmp_bufType();
953       if (Type.isNull()) {
954         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
955         return QualType();
956       } else {
957         break;
958       }
959     }
960   }
961
962 It is better to write it like this:
963
964 .. code-block:: c++
965
966   case 'J':
967     if (Signed) {
968       Type = Context.getsigjmp_bufType();
969       if (Type.isNull()) {
970         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
971         return QualType();
972       }
973     } else {
974       Type = Context.getjmp_bufType();
975       if (Type.isNull()) {
976         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
977         return QualType();
978       }
979     }
980     break;
981
982 Or better yet (in this case) as:
983
984 .. code-block:: c++
985
986   case 'J':
987     if (Signed)
988       Type = Context.getsigjmp_bufType();
989     else
990       Type = Context.getjmp_bufType();
991     
992     if (Type.isNull()) {
993       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
994                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
995       return QualType();
996     }
997     break;
998
999 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1000 of when reading the code.
1001               
1002 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1004
1005 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1006 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1007 sort of thing is:
1008
1009 .. code-block:: c++
1010
1011   bool FoundFoo = false;
1012   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1013     if (BarList[I]->isFoo()) {
1014       FoundFoo = true;
1015       break;
1016     }
1017
1018   if (FoundFoo) {
1019     ...
1020   }
1021
1022 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1023 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1024 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1025 code to be structured like this:
1026
1027 .. code-block:: c++
1028
1029   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1030   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1031     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1032       if (List[I]->isFoo())
1033         return true;
1034     return false;
1035   }
1036   ...
1037
1038   if (containsFoo(BarList)) {
1039     ...
1040   }
1041
1042 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1043 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1044 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1045 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1046 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1047 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1048 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1049 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1050 locality.
1051
1052 The Low-Level Issues
1053 --------------------
1054
1055 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1057
1058 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1059 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1060 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1061 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1062 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1063 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1064
1065 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1066 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1067
1068 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1069   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1070
1071 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1072   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1073   ``Boats``).
1074   
1075 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1076   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1077   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1078
1079 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1080   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1081   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1082   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1083   (e.g. ``ValueKind``).
1084   
1085 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1086   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1087   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1088   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1089   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1090   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1091   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1092   instance:
1093
1094   .. code-block:: c++
1095
1096       enum {
1097         MaxSize = 42,
1098         Density = 12
1099       };
1100   
1101 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1102 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1103 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1104 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1105 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1106
1107 Here are some examples of good and bad names:
1108
1109 .. code-block:: c++
1110
1111   class VehicleMaker {
1112     ...
1113     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1114     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1115     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1116                                 // kind of factories.
1117   };
1118
1119   Vehicle MakeVehicle(VehicleType Type) {
1120     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1121     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1122     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1123     ...
1124   }
1125
1126 Assert Liberally
1127 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1128
1129 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1130 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1131 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1132 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1133 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1134
1135 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1136 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1137 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1138 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1139
1140 .. code-block:: c++
1141
1142   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1143     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1144     return Operands[I];
1145   }
1146
1147 Here are more examples:
1148
1149 .. code-block:: c++
1150
1151   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1152
1153   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1154
1155   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1156
1157   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1158
1159   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1160
1161 You get the idea.
1162
1163 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1164 reached.  These were typically of the form:
1165
1166 .. code-block:: c++
1167
1168   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1169
1170 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1171 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1172 assertions are compiled out.
1173
1174 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1175
1176 .. code-block:: c++
1177
1178   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1179
1180 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1181 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1182 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1183 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1184 to the "abort" implementation.
1185
1186 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1187 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1188
1189 .. code-block:: c++
1190
1191   unsigned Size = V.size();
1192   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1193
1194   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1195   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1196
1197 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1198 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1199 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1200 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1201 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1202 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1203 this:
1204
1205 .. code-block:: c++
1206
1207   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1208
1209   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1210   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1211
1212 Do Not Use ``using namespace std``
1213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1214
1215 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1216 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1217 std;``".
1218
1219 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1220 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1221 bad thing.
1222
1223 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1224 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1225 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1226 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1227 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1228 portability rule is important because different standard library implementations
1229 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1230 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1231 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1232
1233 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1234 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1235 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1236 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1237 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1238 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1239 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1240 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1241 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1242
1243 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1245
1246 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1247 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1248 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1249 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1250 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1251
1252 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1254
1255 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1256 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1257 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1258 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1259 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1260 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1261 supports the warning.
1262
1263 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1264 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1265 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1266 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1267 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1268 the switch.
1269
1270 Use ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` to mark uncallable methods
1271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1272
1273 Prior to C++11, a common pattern to make a class uncopyable was to declare an
1274 unimplemented copy constructor and copy assignment operator and make them
1275 private. This would give a compiler error for accessing a private method or a
1276 linker error because it wasn't implemented.
1277
1278 With C++11, we can mark methods that won't be implemented with ``= delete``.
1279 This will trigger a much better error message and tell the compiler that the
1280 method will never be implemented. This enables other checks like
1281 ``-Wunused-private-field`` to run correctly on classes that contain these
1282 methods.
1283
1284 To maintain compatibility with C++03, ``LLVM_DELETED_FUNCTION`` should be used
1285 which will expand to ``= delete`` if the compiler supports it. These methods
1286 should still be declared private. Example of the uncopyable pattern:
1287
1288 .. code-block:: c++
1289
1290   class DontCopy {
1291   private:
1292     DontCopy(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1293     DontCopy &operator =(const DontCopy&) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1294   public:
1295     ...
1296   };
1297
1298 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1300
1301 Because C++ doesn't have a standard "``foreach``" loop (though it can be
1302 emulated with macros and may be coming in C++'0x) we end up writing a lot of
1303 loops that manually iterate from begin to end on a variety of containers or
1304 through other data structures.  One common mistake is to write a loop in this
1305 style:
1306
1307 .. code-block:: c++
1308
1309   BasicBlock *BB = ...
1310   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1311     ... use I ...
1312
1313 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1314 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1315 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1316 convenient way to do this is like so:
1317
1318 .. code-block:: c++
1319
1320   BasicBlock *BB = ...
1321   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1322     ... use I ...
1323
1324 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1325 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1326 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1327 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1328 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1329 did it intentionally.
1330
1331 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1332 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1333 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1334 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1335 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1336 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1337 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1338 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1339
1340 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1341 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1342 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1343 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1344 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1345 understand what it does.
1346
1347 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1348 prefer it.
1349
1350 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1352
1353 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1354 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1355 into every translation unit that includes it.
1356   
1357 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1358 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1359 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1360 ``std::ostream`` style APIs.
1361
1362 .. note::
1363
1364   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1365   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1366
1367 .. _raw_ostream:
1368
1369 Use ``raw_ostream``
1370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1371
1372 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1373 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1374 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1375 ``ostream``.
1376
1377 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1378 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1379 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1380 to ``raw_ostream`` instances.
1381
1382 Avoid ``std::endl``
1383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1384
1385 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1386 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1387 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1388
1389 .. code-block:: c++
1390
1391   std::cout << std::endl;
1392   std::cout << '\n' << std::flush;
1393
1394 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1395 it's better to use a literal ``'\n'``.
1396
1397 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1399
1400 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1401 put the ``inline`` keyword in this case.
1402
1403 Don't:
1404
1405 .. code-block:: c++
1406
1407   class Foo {
1408   public:
1409     inline void bar() {
1410       // ...
1411     }
1412   };
1413
1414 Do:
1415
1416 .. code-block:: c++
1417
1418   class Foo {
1419   public:
1420     void bar() {
1421       // ...
1422     }
1423   };
1424
1425 Microscopic Details
1426 -------------------
1427
1428 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1429 reasoning on why we prefer them.
1430
1431 Spaces Before Parentheses
1432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1433
1434 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1435 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1436 macros.  For example, this is good:
1437
1438 .. code-block:: c++
1439
1440   if (X) ...
1441   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1442   while (LLVMRocks) ...
1443
1444   somefunc(42);
1445   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1446   
1447   A = foo(42, 92) + bar(X);
1448
1449 and this is bad:
1450
1451 .. code-block:: c++
1452
1453   if(X) ...
1454   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1455   while(LLVMRocks) ...
1456
1457   somefunc (42);
1458   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1459   
1460   A = foo (42, 92) + bar (X);
1461
1462 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1463 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1464 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1465 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1466 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1467 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1468 misread the "``A``" example as:
1469
1470 .. code-block:: c++
1471
1472   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1473
1474 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1475 this misinterpretation.
1476
1477 Prefer Preincrement
1478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1479
1480 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1481 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1482 whenever possible.
1483
1484 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1485 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1486 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1487 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1488 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1489 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1490
1491
1492 Namespace Indentation
1493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1494
1495 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1496 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1497 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1498 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1499 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1500 being closed by a ``}``.  For example:
1501
1502 .. code-block:: c++
1503
1504   namespace llvm {
1505   namespace knowledge {
1506
1507   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1508   /// understanding of and contains the data associated with it.
1509   class Grokable {
1510   ...
1511   public:
1512     explicit Grokable() { ... }
1513     virtual ~Grokable() = 0;
1514   
1515     ...
1516
1517   };
1518
1519   } // end namespace knowledge
1520   } // end namespace llvm
1521
1522
1523 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1524 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1525 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1526 source files that are being closed half way through the file probably could use
1527 clarification.
1528
1529 .. _static:
1530
1531 Anonymous Namespaces
1532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1533
1534 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1535 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1536 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1537 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1538 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1539 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1540 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1541 classes private to a file.
1542
1543 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1544 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1545 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1546 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1547 chunk of the file.
1548
1549 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1550 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1551 good:
1552
1553 .. code-block:: c++
1554
1555   namespace {
1556   class StringSort {
1557   ...
1558   public:
1559     StringSort(...)
1560     bool operator<(const char *RHS) const;
1561   };
1562   } // end anonymous namespace
1563
1564   static void runHelper() { 
1565     ... 
1566   }
1567
1568   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1569     ...
1570   }
1571
1572 This is bad:
1573
1574 .. code-block:: c++
1575
1576   namespace {
1577
1578   class StringSort {
1579   ...
1580   public:
1581     StringSort(...)
1582     bool operator<(const char *RHS) const;
1583   };
1584
1585   void runHelper() { 
1586     ... 
1587   }
1588
1589   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1590     ...
1591   }
1592
1593   } // end anonymous namespace
1594
1595 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1596 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1597 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1598 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1599 namespace just because it was declared there.
1600
1601 See Also
1602 ========
1603
1604 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1605 Two particularly important books for our work are:
1606
1607 #. `Effective C++
1608    <http://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1609    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1610    "Effective STL" by the same author.
1611
1612 #. `Large-Scale C++ Software Design
1613    <http://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620/ref=sr_1_1>`_
1614    by John Lakos
1615
1616 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1617 something.