OSDN Git Service

[docs][llvm-readelf] Delete old llvm-readelf.md
[android-x86/external-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 LLVM-dev 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 reformatting 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 reformatting as a separate commit
40 from the functionality change.
41   
42 The ultimate goal of these guidelines is to increase the 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 the minimum requirements described
87 in the :doc:`GettingStarted` page, section `Software`.
88 The ultimate definition of this set is what build bots with those respective
89 toolchains accept. Don't argue with the build bots. However, we have some
90 guidance below to help you know what to expect.
91
92 Each toolchain provides a good reference for what it accepts:
93
94 * Clang: https://clang.llvm.org/cxx_status.html
95 * GCC: https://gcc.gnu.org/projects/cxx-status.html#cxx11
96 * MSVC: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/hh567368.aspx
97
98 In most cases, the MSVC list will be the dominating factor. Here is a summary
99 of the features that are expected to work. Features not on this list are
100 unlikely to be supported by our host compilers.
101
102 * Rvalue references: N2118_
103
104   * But *not* Rvalue references for ``*this`` or member qualifiers (N2439_)
105
106 * Static assert: N1720_
107 * ``auto`` type deduction: N1984_, N1737_
108 * Trailing return types: N2541_
109 * Lambdas: N2927_
110
111   * But *not* lambdas with default arguments.
112
113 * ``decltype``: N2343_
114 * Nested closing right angle brackets: N1757_
115 * Extern templates: N1987_
116 * ``nullptr``: N2431_
117 * Strongly-typed and forward declarable enums: N2347_, N2764_
118 * Local and unnamed types as template arguments: N2657_
119 * Range-based for-loop: N2930_
120
121   * But ``{}`` are required around inner ``do {} while()`` loops.  As a result,
122     ``{}`` are required around function-like macros inside range-based for
123     loops.
124
125 * ``override`` and ``final``: N2928_, N3206_, N3272_
126 * Atomic operations and the C++11 memory model: N2429_
127 * Variadic templates: N2242_
128 * Explicit conversion operators: N2437_
129 * Defaulted and deleted functions: N2346_
130 * Initializer lists: N2627_
131 * Delegating constructors: N1986_
132 * Default member initializers (non-static data member initializers): N2756_
133
134   * Feel free to use these wherever they make sense and where the `=`
135     syntax is allowed. Don't use braced initialization syntax.
136
137 .. _N2118: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2118.html
138 .. _N2439: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2439.htm
139 .. _N1720: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1720.html
140 .. _N1984: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1984.pdf
141 .. _N1737: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2004/n1737.pdf
142 .. _N2541: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2541.htm
143 .. _N2927: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2927.pdf
144 .. _N2343: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2343.pdf
145 .. _N1757: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2005/n1757.html
146 .. _N1987: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1987.htm
147 .. _N2431: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2431.pdf
148 .. _N2347: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2347.pdf
149 .. _N2764: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2764.pdf
150 .. _N2657: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2657.htm
151 .. _N2930: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2930.html
152 .. _N2928: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2009/n2928.htm
153 .. _N3206: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2010/n3206.htm
154 .. _N3272: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3272.htm
155 .. _N2429: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2429.htm
156 .. _N2242: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2242.pdf
157 .. _N2437: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2437.pdf
158 .. _N2346: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2007/n2346.htm
159 .. _N2627: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2672.htm
160 .. _N1986: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n1986.pdf
161 .. _N2756: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2756.htm
162
163 The supported features in the C++11 standard libraries are less well tracked,
164 but also much greater. Most of the standard libraries implement most of C++11's
165 library. The most likely lowest common denominator is Linux support. For
166 libc++, the support is just poorly tested and undocumented but expected to be
167 largely complete. YMMV. For libstdc++, the support is documented in detail in
168 `the libstdc++ manual`_. There are some very minor missing facilities that are
169 unlikely to be common problems, and there are a few larger gaps that are worth
170 being aware of:
171
172 * Not all of the type traits are implemented
173 * No regular expression library.
174 * While most of the atomics library is well implemented, the fences are
175   missing. Fortunately, they are rarely needed.
176 * The locale support is incomplete.
177
178 Other than these areas you should assume the standard library is available and
179 working as expected until some build bot tells you otherwise. If you're in an
180 uncertain area of one of the above points, but you cannot test on a Linux
181 system, your best approach is to minimize your use of these features, and watch
182 the Linux build bots to find out if your usage triggered a bug. For example, if
183 you hit a type trait which doesn't work we can then add support to LLVM's
184 traits header to emulate it.
185
186 .. _the libstdc++ manual:
187   https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.0/libstdc++/manual/manual/status.html#status.iso.2011
188
189 Other Languages
190 ---------------
191
192 Any code written in the Go programming language is not subject to the
193 formatting rules below. Instead, we adopt the formatting rules enforced by
194 the `gofmt`_ tool.
195
196 Go code should strive to be idiomatic. Two good sets of guidelines for what
197 this means are `Effective Go`_ and `Go Code Review Comments`_.
198
199 .. _gofmt:
200   https://golang.org/cmd/gofmt/
201
202 .. _Effective Go:
203   https://golang.org/doc/effective_go.html
204
205 .. _Go Code Review Comments:
206   https://github.com/golang/go/wiki/CodeReviewComments
207
208 Mechanical Source Issues
209 ========================
210
211 Source Code Formatting
212 ----------------------
213
214 Commenting
215 ^^^^^^^^^^
216
217 Comments are one critical part of readability and maintainability.  Everyone
218 knows they should comment their code, and so should you.  When writing comments,
219 write them as English prose, which means they should use proper capitalization,
220 punctuation, etc.  Aim to describe what the code is trying to do and why, not
221 *how* it does it at a micro level. Here are a few critical things to document:
222
223 .. _header file comment:
224
225 File Headers
226 """"""""""""
227
228 Every source file should have a header on it that describes the basic purpose of
229 the file.  If a file does not have a header, it should not be checked into the
230 tree.  The standard header looks like this:
231
232 .. code-block:: c++
233
234   //===-- llvm/Instruction.h - Instruction class definition -------*- C++ -*-===//
235   //
236   // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
237   // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
238   // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
239   //
240   //===----------------------------------------------------------------------===//
241   ///
242   /// \file
243   /// This file contains the declaration of the Instruction class, which is the
244   /// base class for all of the VM instructions.
245   ///
246   //===----------------------------------------------------------------------===//
247
248 A few things to note about this particular format: The "``-*- C++ -*-``" string
249 on the first line is there to tell Emacs that the source file is a C++ file, not
250 a C file (Emacs assumes ``.h`` files are C files by default).
251
252 .. note::
253
254     This tag is not necessary in ``.cpp`` files.  The name of the file is also
255     on the first line, along with a very short description of the purpose of the
256     file.  This is important when printing out code and flipping though lots of
257     pages.
258
259 The next section in the file is a concise note that defines the license that the
260 file is released under.  This makes it perfectly clear what terms the source
261 code can be distributed under and should not be modified in any way.
262
263 The main body is a ``doxygen`` comment (identified by the ``///`` comment
264 marker instead of the usual ``//``) describing the purpose of the file.  The
265 first sentence (or a passage beginning with ``\brief``) is used as an abstract.
266 Any additional information should be separated by a blank line.  If an
267 algorithm is being implemented or something tricky is going on, a reference
268 to the paper where it is published should be included, as well as any notes or
269 *gotchas* in the code to watch out for.
270
271 Class overviews
272 """""""""""""""
273
274 Classes are one fundamental part of a good object oriented design.  As such, a
275 class definition should have a comment block that explains what the class is
276 used for and how it works.  Every non-trivial class is expected to have a
277 ``doxygen`` comment block.
278
279 Method information
280 """"""""""""""""""
281
282 Methods defined in a class (as well as any global functions) should also be
283 documented properly.  A quick note about what it does and a description of the
284 borderline behaviour is all that is necessary here (unless something
285 particularly tricky or insidious is going on).  The hope is that people can
286 figure out how to use your interfaces without reading the code itself.
287
288 Good things to talk about here are what happens when something unexpected
289 happens: does the method return null?  Abort?  Format your hard disk?
290
291 Comment Formatting
292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
293
294 In general, prefer C++ style comments (``//`` for normal comments, ``///`` for
295 ``doxygen`` documentation comments).  They take less space, require
296 less typing, don't have nesting problems, etc.  There are a few cases when it is
297 useful to use C style (``/* */``) comments however:
298
299 #. When writing C code: Obviously if you are writing C code, use C style
300    comments.
301
302 #. When writing a header file that may be ``#include``\d by a C source file.
303
304 #. When writing a source file that is used by a tool that only accepts C style
305    comments.
306
307 #. When documenting the significance of constants used as actual parameters in
308    a call. This is most helpful for ``bool`` parameters, or passing ``0`` or
309    ``nullptr``. Typically you add the formal parameter name, which ought to be
310    meaningful. For example, it's not clear what the parameter means in this call:
311
312    .. code-block:: c++
313
314      Object.emitName(nullptr);
315
316    An in-line C-style comment makes the intent obvious:
317
318    .. code-block:: c++
319
320      Object.emitName(/*Prefix=*/nullptr);
321
322 Commenting out large blocks of code is discouraged, but if you really have to do
323 this (for documentation purposes or as a suggestion for debug printing), use
324 ``#if 0`` and ``#endif``. These nest properly and are better behaved in general
325 than C style comments.
326
327 Doxygen Use in Documentation Comments
328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
329
330 Use the ``\file`` command to turn the standard file header into a file-level
331 comment.
332
333 Include descriptive paragraphs for all public interfaces (public classes,
334 member and non-member functions).  Don't just restate the information that can
335 be inferred from the API name.  The first sentence (or a paragraph beginning
336 with ``\brief``) is used as an abstract. Try to use a single sentence as the
337 ``\brief`` adds visual clutter.  Put detailed discussion into separate
338 paragraphs.
339
340 To refer to parameter names inside a paragraph, use the ``\p name`` command.
341 Don't use the ``\arg name`` command since it starts a new paragraph that
342 contains documentation for the parameter.
343
344 Wrap non-inline code examples in ``\code ... \endcode``.
345
346 To document a function parameter, start a new paragraph with the
347 ``\param name`` command.  If the parameter is used as an out or an in/out
348 parameter, use the ``\param [out] name`` or ``\param [in,out] name`` command,
349 respectively.
350
351 To describe function return value, start a new paragraph with the ``\returns``
352 command.
353
354 A minimal documentation comment:
355
356 .. code-block:: c++
357
358   /// Sets the xyzzy property to \p Baz.
359   void setXyzzy(bool Baz);
360
361 A documentation comment that uses all Doxygen features in a preferred way:
362
363 .. code-block:: c++
364
365   /// Does foo and bar.
366   ///
367   /// Does not do foo the usual way if \p Baz is true.
368   ///
369   /// Typical usage:
370   /// \code
371   ///   fooBar(false, "quux", Res);
372   /// \endcode
373   ///
374   /// \param Quux kind of foo to do.
375   /// \param [out] Result filled with bar sequence on foo success.
376   ///
377   /// \returns true on success.
378   bool fooBar(bool Baz, StringRef Quux, std::vector<int> &Result);
379
380 Don't duplicate the documentation comment in the header file and in the
381 implementation file.  Put the documentation comments for public APIs into the
382 header file.  Documentation comments for private APIs can go to the
383 implementation file.  In any case, implementation files can include additional
384 comments (not necessarily in Doxygen markup) to explain implementation details
385 as needed.
386
387 Don't duplicate function or class name at the beginning of the comment.
388 For humans it is obvious which function or class is being documented;
389 automatic documentation processing tools are smart enough to bind the comment
390 to the correct declaration.
391
392 Wrong:
393
394 .. code-block:: c++
395
396   // In Something.h:
397
398   /// Something - An abstraction for some complicated thing.
399   class Something {
400   public:
401     /// fooBar - Does foo and bar.
402     void fooBar();
403   };
404
405   // In Something.cpp:
406
407   /// fooBar - Does foo and bar.
408   void Something::fooBar() { ... }
409
410 Correct:
411
412 .. code-block:: c++
413
414   // In Something.h:
415
416   /// An abstraction for some complicated thing.
417   class Something {
418   public:
419     /// Does foo and bar.
420     void fooBar();
421   };
422
423   // In Something.cpp:
424
425   // Builds a B-tree in order to do foo.  See paper by...
426   void Something::fooBar() { ... }
427
428 It is not required to use additional Doxygen features, but sometimes it might
429 be a good idea to do so.
430
431 Consider:
432
433 * adding comments to any narrow namespace containing a collection of
434   related functions or types;
435
436 * using top-level groups to organize a collection of related functions at
437   namespace scope where the grouping is smaller than the namespace;
438
439 * using member groups and additional comments attached to member
440   groups to organize within a class.
441
442 For example:
443
444 .. code-block:: c++
445
446   class Something {
447     /// \name Functions that do Foo.
448     /// @{
449     void fooBar();
450     void fooBaz();
451     /// @}
452     ...
453   };
454
455 ``#include`` Style
456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
457
458 Immediately after the `header file comment`_ (and include guards if working on a
459 header file), the `minimal list of #includes`_ required by the file should be
460 listed.  We prefer these ``#include``\s to be listed in this order:
461
462 .. _Main Module Header:
463 .. _Local/Private Headers:
464
465 #. Main Module Header
466 #. Local/Private Headers
467 #. LLVM project/subproject headers (``clang/...``, ``lldb/...``, ``llvm/...``, etc)
468 #. System ``#include``\s
469
470 and each category should be sorted lexicographically by the full path.
471
472 The `Main Module Header`_ file applies to ``.cpp`` files which implement an
473 interface defined by a ``.h`` file.  This ``#include`` should always be included
474 **first** regardless of where it lives on the file system.  By including a
475 header file first in the ``.cpp`` files that implement the interfaces, we ensure
476 that the header does not have any hidden dependencies which are not explicitly
477 ``#include``\d in the header, but should be. It is also a form of documentation
478 in the ``.cpp`` file to indicate where the interfaces it implements are defined.
479
480 LLVM project and subproject headers should be grouped from most specific to least
481 specific, for the same reasons described above.  For example, LLDB depends on
482 both clang and LLVM, and clang depends on LLVM.  So an LLDB source file should
483 include ``lldb`` headers first, followed by ``clang`` headers, followed by
484 ``llvm`` headers, to reduce the possibility (for example) of an LLDB header
485 accidentally picking up a missing include due to the previous inclusion of that
486 header in the main source file or some earlier header file.  clang should
487 similarly include its own headers before including llvm headers.  This rule
488 applies to all LLVM subprojects.
489
490 .. _fit into 80 columns:
491
492 Source Code Width
493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
494
495 Write your code to fit within 80 columns of text.  This helps those of us who
496 like to print out code and look at your code in an ``xterm`` without resizing
497 it.
498
499 The longer answer is that there must be some limit to the width of the code in
500 order to reasonably allow developers to have multiple files side-by-side in
501 windows on a modest display.  If you are going to pick a width limit, it is
502 somewhat arbitrary but you might as well pick something standard.  Going with 90
503 columns (for example) instead of 80 columns wouldn't add any significant value
504 and would be detrimental to printing out code.  Also many other projects have
505 standardized on 80 columns, so some people have already configured their editors
506 for it (vs something else, like 90 columns).
507
508 This is one of many contentious issues in coding standards, but it is not up for
509 debate.
510
511 Whitespace
512 ^^^^^^^^^^
513
514 In all cases, prefer spaces to tabs in source files.  People have different
515 preferred indentation levels, and different styles of indentation that they
516 like; this is fine.  What isn't fine is that different editors/viewers expand
517 tabs out to different tab stops.  This can cause your code to look completely
518 unreadable, and it is not worth dealing with.
519
520 As always, follow the `Golden Rule`_ above: follow the style of
521 existing code if you are modifying and extending it.  If you like four spaces of
522 indentation, **DO NOT** do that in the middle of a chunk of code with two spaces
523 of indentation.  Also, do not reindent a whole source file: it makes for
524 incredible diffs that are absolutely worthless.
525
526 Do not commit changes that include trailing whitespace. If you find trailing
527 whitespace in a file, do not remove it unless you're otherwise changing that
528 line of code. Some common editors will automatically remove trailing whitespace
529 when saving a file which causes unrelated changes to appear in diffs and
530 commits.
531
532 Indent Code Consistently
533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
534
535 Okay, in your first year of programming you were told that indentation is
536 important. If you didn't believe and internalize this then, now is the time.
537 Just do it. With the introduction of C++11, there are some new formatting
538 challenges that merit some suggestions to help have consistent, maintainable,
539 and tool-friendly formatting and indentation.
540
541 Format Lambdas Like Blocks Of Code
542 """"""""""""""""""""""""""""""""""
543
544 When formatting a multi-line lambda, format it like a block of code, that's
545 what it is. If there is only one multi-line lambda in a statement, and there
546 are no expressions lexically after it in the statement, drop the indent to the
547 standard two space indent for a block of code, as if it were an if-block opened
548 by the preceding part of the statement:
549
550 .. code-block:: c++
551
552   std::sort(foo.begin(), foo.end(), [&](Foo a, Foo b) -> bool {
553     if (a.blah < b.blah)
554       return true;
555     if (a.baz < b.baz)
556       return true;
557     return a.bam < b.bam;
558   });
559
560 To take best advantage of this formatting, if you are designing an API which
561 accepts a continuation or single callable argument (be it a functor, or
562 a ``std::function``), it should be the last argument if at all possible.
563
564 If there are multiple multi-line lambdas in a statement, or there is anything
565 interesting after the lambda in the statement, indent the block two spaces from
566 the indent of the ``[]``:
567
568 .. code-block:: c++
569
570   dyn_switch(V->stripPointerCasts(),
571              [] (PHINode *PN) {
572                // process phis...
573              },
574              [] (SelectInst *SI) {
575                // process selects...
576              },
577              [] (LoadInst *LI) {
578                // process loads...
579              },
580              [] (AllocaInst *AI) {
581                // process allocas...
582              });
583
584 Braced Initializer Lists
585 """"""""""""""""""""""""
586
587 With C++11, there are significantly more uses of braced lists to perform
588 initialization. These allow you to easily construct aggregate temporaries in
589 expressions among other niceness. They now have a natural way of ending up
590 nested within each other and within function calls in order to build up
591 aggregates (such as option structs) from local variables. To make matters
592 worse, we also have many more uses of braces in an expression context that are
593 *not* performing initialization.
594
595 The historically common formatting of braced initialization of aggregate
596 variables does not mix cleanly with deep nesting, general expression contexts,
597 function arguments, and lambdas. We suggest new code use a simple rule for
598 formatting braced initialization lists: act as-if the braces were parentheses
599 in a function call. The formatting rules exactly match those already well
600 understood for formatting nested function calls. Examples:
601
602 .. code-block:: c++
603
604   foo({a, b, c}, {1, 2, 3});
605
606   llvm::Constant *Mask[] = {
607       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 0),
608       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 1),
609       llvm::ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(getLLVMContext()), 2)};
610
611 This formatting scheme also makes it particularly easy to get predictable,
612 consistent, and automatic formatting with tools like `Clang Format`_.
613
614 .. _Clang Format: https://clang.llvm.org/docs/ClangFormat.html
615
616 Language and Compiler Issues
617 ----------------------------
618
619 Treat Compiler Warnings Like Errors
620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
621
622 If your code has compiler warnings in it, something is wrong --- you aren't
623 casting values correctly, you have "questionable" constructs in your code, or
624 you are doing something legitimately wrong.  Compiler warnings can cover up
625 legitimate errors in output and make dealing with a translation unit difficult.
626
627 It is not possible to prevent all warnings from all compilers, nor is it
628 desirable.  Instead, pick a standard compiler (like ``gcc``) that provides a
629 good thorough set of warnings, and stick to it.  At least in the case of
630 ``gcc``, it is possible to work around any spurious errors by changing the
631 syntax of the code slightly.  For example, a warning that annoys me occurs when
632 I write code like this:
633
634 .. code-block:: c++
635
636   if (V = getValue()) {
637     ...
638   }
639
640 ``gcc`` will warn me that I probably want to use the ``==`` operator, and that I
641 probably mistyped it.  In most cases, I haven't, and I really don't want the
642 spurious errors.  To fix this particular problem, I rewrite the code like
643 this:
644
645 .. code-block:: c++
646
647   if ((V = getValue())) {
648     ...
649   }
650
651 which shuts ``gcc`` up.  Any ``gcc`` warning that annoys you can be fixed by
652 massaging the code appropriately.
653
654 Write Portable Code
655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
656
657 In almost all cases, it is possible and within reason to write completely
658 portable code.  If there are cases where it isn't possible to write portable
659 code, isolate it behind a well defined (and well documented) interface.
660
661 In practice, this means that you shouldn't assume much about the host compiler
662 (and Visual Studio tends to be the lowest common denominator).  If advanced
663 features are used, they should only be an implementation detail of a library
664 which has a simple exposed API, and preferably be buried in ``libSystem``.
665
666 Do not use RTTI or Exceptions
667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
668
669 In an effort to reduce code and executable size, LLVM does not use RTTI
670 (e.g. ``dynamic_cast<>;``) or exceptions.  These two language features violate
671 the general C++ principle of *"you only pay for what you use"*, causing
672 executable bloat even if exceptions are never used in the code base, or if RTTI
673 is never used for a class.  Because of this, we turn them off globally in the
674 code.
675
676 That said, LLVM does make extensive use of a hand-rolled form of RTTI that use
677 templates like :ref:`isa\<>, cast\<>, and dyn_cast\<> <isa>`.
678 This form of RTTI is opt-in and can be
679 :doc:`added to any class <HowToSetUpLLVMStyleRTTI>`. It is also
680 substantially more efficient than ``dynamic_cast<>``.
681
682 .. _static constructor:
683
684 Do not use Static Constructors
685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
686
687 Static constructors and destructors (e.g. global variables whose types have a
688 constructor or destructor) should not be added to the code base, and should be
689 removed wherever possible.  Besides `well known problems
690 <https://yosefk.com/c++fqa/ctors.html#fqa-10.12>`_ where the order of
691 initialization is undefined between globals in different source files, the
692 entire concept of static constructors is at odds with the common use case of
693 LLVM as a library linked into a larger application.
694   
695 Consider the use of LLVM as a JIT linked into another application (perhaps for
696 `OpenGL, custom languages <https://llvm.org/Users.html>`_, `shaders in movies
697 <https://llvm.org/devmtg/2010-11/Gritz-OpenShadingLang.pdf>`_, etc). Due to the
698 design of static constructors, they must be executed at startup time of the
699 entire application, regardless of whether or how LLVM is used in that larger
700 application.  There are two problems with this:
701
702 * The time to run the static constructors impacts startup time of applications
703   --- a critical time for GUI apps, among others.
704   
705 * The static constructors cause the app to pull many extra pages of memory off
706   the disk: both the code for the constructor in each ``.o`` file and the small
707   amount of data that gets touched. In addition, touched/dirty pages put more
708   pressure on the VM system on low-memory machines.
709
710 We would really like for there to be zero cost for linking in an additional LLVM
711 target or other library into an application, but static constructors violate
712 this goal.
713   
714 That said, LLVM unfortunately does contain static constructors.  It would be a
715 `great project <https://llvm.org/PR11944>`_ for someone to purge all static
716 constructors from LLVM, and then enable the ``-Wglobal-constructors`` warning
717 flag (when building with Clang) to ensure we do not regress in the future.
718
719 Use of ``class`` and ``struct`` Keywords
720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
721
722 In C++, the ``class`` and ``struct`` keywords can be used almost
723 interchangeably. The only difference is when they are used to declare a class:
724 ``class`` makes all members private by default while ``struct`` makes all
725 members public by default.
726
727 Unfortunately, not all compilers follow the rules and some will generate
728 different symbols based on whether ``class`` or ``struct`` was used to declare
729 the symbol (e.g., MSVC).  This can lead to problems at link time.
730
731 * All declarations and definitions of a given ``class`` or ``struct`` must use
732   the same keyword.  For example:
733
734 .. code-block:: c++
735
736   class Foo;
737
738   // Breaks mangling in MSVC.
739   struct Foo { int Data; };
740
741 * As a rule of thumb, ``struct`` should be kept to structures where *all*
742   members are declared public.
743
744 .. code-block:: c++
745
746   // Foo feels like a class... this is strange.
747   struct Foo {
748   private:
749     int Data;
750   public:
751     Foo() : Data(0) { }
752     int getData() const { return Data; }
753     void setData(int D) { Data = D; }
754   };
755
756   // Bar isn't POD, but it does look like a struct.
757   struct Bar {
758     int Data;
759     Bar() : Data(0) { }
760   };
761
762 Do not use Braced Initializer Lists to Call a Constructor
763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
764
765 In C++11 there is a "generalized initialization syntax" which allows calling
766 constructors using braced initializer lists. Do not use these to call
767 constructors with any interesting logic or if you care that you're calling some
768 *particular* constructor. Those should look like function calls using
769 parentheses rather than like aggregate initialization. Similarly, if you need
770 to explicitly name the type and call its constructor to create a temporary,
771 don't use a braced initializer list. Instead, use a braced initializer list
772 (without any type for temporaries) when doing aggregate initialization or
773 something notionally equivalent. Examples:
774
775 .. code-block:: c++
776
777   class Foo {
778   public:
779     // Construct a Foo by reading data from the disk in the whizbang format, ...
780     Foo(std::string filename);
781
782     // Construct a Foo by looking up the Nth element of some global data ...
783     Foo(int N);
784
785     // ...
786   };
787
788   // The Foo constructor call is very deliberate, no braces.
789   std::fill(foo.begin(), foo.end(), Foo("name"));
790
791   // The pair is just being constructed like an aggregate, use braces.
792   bar_map.insert({my_key, my_value});
793
794 If you use a braced initializer list when initializing a variable, use an equals before the open curly brace:
795
796 .. code-block:: c++
797
798   int data[] = {0, 1, 2, 3};
799
800 Use ``auto`` Type Deduction to Make Code More Readable
801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
802
803 Some are advocating a policy of "almost always ``auto``" in C++11, however LLVM
804 uses a more moderate stance. Use ``auto`` if and only if it makes the code more
805 readable or easier to maintain. Don't "almost always" use ``auto``, but do use
806 ``auto`` with initializers like ``cast<Foo>(...)`` or other places where the
807 type is already obvious from the context. Another time when ``auto`` works well
808 for these purposes is when the type would have been abstracted away anyways,
809 often behind a container's typedef such as ``std::vector<T>::iterator``.
810
811 Beware unnecessary copies with ``auto``
812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
813
814 The convenience of ``auto`` makes it easy to forget that its default behavior
815 is a copy.  Particularly in range-based ``for`` loops, careless copies are
816 expensive.
817
818 As a rule of thumb, use ``auto &`` unless you need to copy the result, and use
819 ``auto *`` when copying pointers.
820
821 .. code-block:: c++
822
823   // Typically there's no reason to copy.
824   for (const auto &Val : Container) { observe(Val); }
825   for (auto &Val : Container) { Val.change(); }
826
827   // Remove the reference if you really want a new copy.
828   for (auto Val : Container) { Val.change(); saveSomewhere(Val); }
829
830   // Copy pointers, but make it clear that they're pointers.
831   for (const auto *Ptr : Container) { observe(*Ptr); }
832   for (auto *Ptr : Container) { Ptr->change(); }
833
834 Beware of non-determinism due to ordering of pointers
835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
836
837 In general, there is no relative ordering among pointers. As a result,
838 when unordered containers like sets and maps are used with pointer keys
839 the iteration order is undefined. Hence, iterating such containers may
840 result in non-deterministic code generation. While the generated code
841 might not necessarily be "wrong code", this non-determinism might result
842 in unexpected runtime crashes or simply hard to reproduce bugs on the
843 customer side making it harder to debug and fix.
844
845 As a rule of thumb, in case an ordered result is expected, remember to
846 sort an unordered container before iteration. Or use ordered containers
847 like vector/MapVector/SetVector if you want to iterate pointer keys.
848
849 Beware of non-deterministic sorting order of equal elements
850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
851
852 std::sort uses a non-stable sorting algorithm in which the order of equal
853 elements is not guaranteed to be preserved. Thus using std::sort for a
854 container having equal elements may result in non-determinstic behavior.
855 To uncover such instances of non-determinism, LLVM has introduced a new
856 llvm::sort wrapper function. For an EXPENSIVE_CHECKS build this will randomly
857 shuffle the container before sorting. As a rule of thumb, always make sure to
858 use llvm::sort instead of std::sort.
859
860 Style Issues
861 ============
862
863 The High-Level Issues
864 ---------------------
865
866 Self-contained Headers
867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
868
869 Header files should be self-contained (compile on their own) and end in .h.
870 Non-header files that are meant for inclusion should end in .inc and be used
871 sparingly.
872
873 All header files should be self-contained. Users and refactoring tools should
874 not have to adhere to special conditions to include the header. Specifically, a
875 header should have header guards and include all other headers it needs.
876
877 There are rare cases where a file designed to be included is not
878 self-contained. These are typically intended to be included at unusual
879 locations, such as the middle of another file. They might not use header
880 guards, and might not include their prerequisites. Name such files with the
881 .inc extension. Use sparingly, and prefer self-contained headers when possible.
882
883 In general, a header should be implemented by one or more ``.cpp`` files.  Each
884 of these ``.cpp`` files should include the header that defines their interface
885 first.  This ensures that all of the dependences of the header have been
886 properly added to the header itself, and are not implicit.  System headers
887 should be included after user headers for a translation unit.
888
889 Library Layering
890 ^^^^^^^^^^^^^^^^
891
892 A directory of header files (for example ``include/llvm/Foo``) defines a
893 library (``Foo``). Dependencies between libraries are defined by the
894 ``LLVMBuild.txt`` file in their implementation (``lib/Foo``). One library (both
895 its headers and implementation) should only use things from the libraries
896 listed in its dependencies.
897
898 Some of this constraint can be enforced by classic Unix linkers (Mac & Windows
899 linkers, as well as lld, do not enforce this constraint). A Unix linker
900 searches left to right through the libraries specified on its command line and
901 never revisits a library. In this way, no circular dependencies between
902 libraries can exist.
903
904 This doesn't fully enforce all inter-library dependencies, and importantly
905 doesn't enforce header file circular dependencies created by inline functions.
906 A good way to answer the "is this layered correctly" would be to consider
907 whether a Unix linker would succeed at linking the program if all inline
908 functions were defined out-of-line. (& for all valid orderings of dependencies
909 - since linking resolution is linear, it's possible that some implicit
910 dependencies can sneak through: A depends on B and C, so valid orderings are
911 "C B A" or "B C A", in both cases the explicit dependencies come before their
912 use. But in the first case, B could still link successfully if it implicitly
913 depended on C, or the opposite in the second case)
914
915 .. _minimal list of #includes:
916
917 ``#include`` as Little as Possible
918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
919
920 ``#include`` hurts compile time performance.  Don't do it unless you have to,
921 especially in header files.
922
923 But wait! Sometimes you need to have the definition of a class to use it, or to
924 inherit from it.  In these cases go ahead and ``#include`` that header file.  Be
925 aware however that there are many cases where you don't need to have the full
926 definition of a class.  If you are using a pointer or reference to a class, you
927 don't need the header file.  If you are simply returning a class instance from a
928 prototyped function or method, you don't need it.  In fact, for most cases, you
929 simply don't need the definition of a class. And not ``#include``\ing speeds up
930 compilation.
931
932 It is easy to try to go too overboard on this recommendation, however.  You
933 **must** include all of the header files that you are using --- you can include
934 them either directly or indirectly through another header file.  To make sure
935 that you don't accidentally forget to include a header file in your module
936 header, make sure to include your module header **first** in the implementation
937 file (as mentioned above).  This way there won't be any hidden dependencies that
938 you'll find out about later.
939
940 Keep "Internal" Headers Private
941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
942
943 Many modules have a complex implementation that causes them to use more than one
944 implementation (``.cpp``) file.  It is often tempting to put the internal
945 communication interface (helper classes, extra functions, etc) in the public
946 module header file.  Don't do this!
947
948 If you really need to do something like this, put a private header file in the
949 same directory as the source files, and include it locally.  This ensures that
950 your private interface remains private and undisturbed by outsiders.
951
952 .. note::
953
954     It's okay to put extra implementation methods in a public class itself. Just
955     make them private (or protected) and all is well.
956
957 .. _early exits:
958
959 Use Early Exits and ``continue`` to Simplify Code
960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
961
962 When reading code, keep in mind how much state and how many previous decisions
963 have to be remembered by the reader to understand a block of code.  Aim to
964 reduce indentation where possible when it doesn't make it more difficult to
965 understand the code.  One great way to do this is by making use of early exits
966 and the ``continue`` keyword in long loops.  As an example of using an early
967 exit from a function, consider this "bad" code:
968
969 .. code-block:: c++
970
971   Value *doSomething(Instruction *I) {
972     if (!I->isTerminator() &&
973         I->hasOneUse() && doOtherThing(I)) {
974       ... some long code ....
975     }
976
977     return 0;
978   }
979
980 This code has several problems if the body of the ``'if'`` is large.  When
981 you're looking at the top of the function, it isn't immediately clear that this
982 *only* does interesting things with non-terminator instructions, and only
983 applies to things with the other predicates.  Second, it is relatively difficult
984 to describe (in comments) why these predicates are important because the ``if``
985 statement makes it difficult to lay out the comments.  Third, when you're deep
986 within the body of the code, it is indented an extra level.  Finally, when
987 reading the top of the function, it isn't clear what the result is if the
988 predicate isn't true; you have to read to the end of the function to know that
989 it returns null.
990
991 It is much preferred to format the code like this:
992
993 .. code-block:: c++
994
995   Value *doSomething(Instruction *I) {
996     // Terminators never need 'something' done to them because ... 
997     if (I->isTerminator())
998       return 0;
999
1000     // We conservatively avoid transforming instructions with multiple uses
1001     // because goats like cheese.
1002     if (!I->hasOneUse())
1003       return 0;
1004
1005     // This is really just here for example.
1006     if (!doOtherThing(I))
1007       return 0;
1008     
1009     ... some long code ....
1010   }
1011
1012 This fixes these problems.  A similar problem frequently happens in ``for``
1013 loops.  A silly example is something like this:
1014
1015 .. code-block:: c++
1016
1017   for (Instruction &I : BB) {
1018     if (auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) {
1019       Value *LHS = BO->getOperand(0);
1020       Value *RHS = BO->getOperand(1);
1021       if (LHS != RHS) {
1022         ...
1023       }
1024     }
1025   }
1026
1027 When you have very, very small loops, this sort of structure is fine. But if it
1028 exceeds more than 10-15 lines, it becomes difficult for people to read and
1029 understand at a glance. The problem with this sort of code is that it gets very
1030 nested very quickly. Meaning that the reader of the code has to keep a lot of
1031 context in their brain to remember what is going immediately on in the loop,
1032 because they don't know if/when the ``if`` conditions will have ``else``\s etc.
1033 It is strongly preferred to structure the loop like this:
1034
1035 .. code-block:: c++
1036
1037   for (Instruction &I : BB) {
1038     auto *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I);
1039     if (!BO) continue;
1040
1041     Value *LHS = BO->getOperand(0);
1042     Value *RHS = BO->getOperand(1);
1043     if (LHS == RHS) continue;
1044
1045     ...
1046   }
1047
1048 This has all the benefits of using early exits for functions: it reduces nesting
1049 of the loop, it makes it easier to describe why the conditions are true, and it
1050 makes it obvious to the reader that there is no ``else`` coming up that they
1051 have to push context into their brain for.  If a loop is large, this can be a
1052 big understandability win.
1053
1054 Don't use ``else`` after a ``return``
1055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1056
1057 For similar reasons above (reduction of indentation and easier reading), please
1058 do not use ``'else'`` or ``'else if'`` after something that interrupts control
1059 flow --- like ``return``, ``break``, ``continue``, ``goto``, etc. For
1060 example, this is *bad*:
1061
1062 .. code-block:: c++
1063
1064   case 'J': {
1065     if (Signed) {
1066       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1067       if (Type.isNull()) {
1068         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
1069         return QualType();
1070       } else {
1071         break;
1072       }
1073     } else {
1074       Type = Context.getjmp_bufType();
1075       if (Type.isNull()) {
1076         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1077         return QualType();
1078       } else {
1079         break;
1080       }
1081     }
1082   }
1083
1084 It is better to write it like this:
1085
1086 .. code-block:: c++
1087
1088   case 'J':
1089     if (Signed) {
1090       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1091       if (Type.isNull()) {
1092         Error = ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf;
1093         return QualType();
1094       }
1095     } else {
1096       Type = Context.getjmp_bufType();
1097       if (Type.isNull()) {
1098         Error = ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1099         return QualType();
1100       }
1101     }
1102     break;
1103
1104 Or better yet (in this case) as:
1105
1106 .. code-block:: c++
1107
1108   case 'J':
1109     if (Signed)
1110       Type = Context.getsigjmp_bufType();
1111     else
1112       Type = Context.getjmp_bufType();
1113     
1114     if (Type.isNull()) {
1115       Error = Signed ? ASTContext::GE_Missing_sigjmp_buf :
1116                        ASTContext::GE_Missing_jmp_buf;
1117       return QualType();
1118     }
1119     break;
1120
1121 The idea is to reduce indentation and the amount of code you have to keep track
1122 of when reading the code.
1123               
1124 Turn Predicate Loops into Predicate Functions
1125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1126
1127 It is very common to write small loops that just compute a boolean value.  There
1128 are a number of ways that people commonly write these, but an example of this
1129 sort of thing is:
1130
1131 .. code-block:: c++
1132
1133   bool FoundFoo = false;
1134   for (unsigned I = 0, E = BarList.size(); I != E; ++I)
1135     if (BarList[I]->isFoo()) {
1136       FoundFoo = true;
1137       break;
1138     }
1139
1140   if (FoundFoo) {
1141     ...
1142   }
1143
1144 This sort of code is awkward to write, and is almost always a bad sign.  Instead
1145 of this sort of loop, we strongly prefer to use a predicate function (which may
1146 be `static`_) that uses `early exits`_ to compute the predicate.  We prefer the
1147 code to be structured like this:
1148
1149 .. code-block:: c++
1150
1151   /// \returns true if the specified list has an element that is a foo.
1152   static bool containsFoo(const std::vector<Bar*> &List) {
1153     for (unsigned I = 0, E = List.size(); I != E; ++I)
1154       if (List[I]->isFoo())
1155         return true;
1156     return false;
1157   }
1158   ...
1159
1160   if (containsFoo(BarList)) {
1161     ...
1162   }
1163
1164 There are many reasons for doing this: it reduces indentation and factors out
1165 code which can often be shared by other code that checks for the same predicate.
1166 More importantly, it *forces you to pick a name* for the function, and forces
1167 you to write a comment for it.  In this silly example, this doesn't add much
1168 value.  However, if the condition is complex, this can make it a lot easier for
1169 the reader to understand the code that queries for this predicate.  Instead of
1170 being faced with the in-line details of how we check to see if the BarList
1171 contains a foo, we can trust the function name and continue reading with better
1172 locality.
1173
1174 The Low-Level Issues
1175 --------------------
1176
1177 Name Types, Functions, Variables, and Enumerators Properly
1178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1179
1180 Poorly-chosen names can mislead the reader and cause bugs. We cannot stress
1181 enough how important it is to use *descriptive* names.  Pick names that match
1182 the semantics and role of the underlying entities, within reason.  Avoid
1183 abbreviations unless they are well known.  After picking a good name, make sure
1184 to use consistent capitalization for the name, as inconsistency requires clients
1185 to either memorize the APIs or to look it up to find the exact spelling.
1186
1187 In general, names should be in camel case (e.g. ``TextFileReader`` and
1188 ``isLValue()``).  Different kinds of declarations have different rules:
1189
1190 * **Type names** (including classes, structs, enums, typedefs, etc) should be
1191   nouns and start with an upper-case letter (e.g. ``TextFileReader``).
1192
1193 * **Variable names** should be nouns (as they represent state).  The name should
1194   be camel case, and start with an upper case letter (e.g. ``Leader`` or
1195   ``Boats``).
1196   
1197 * **Function names** should be verb phrases (as they represent actions), and
1198   command-like function should be imperative.  The name should be camel case,
1199   and start with a lower case letter (e.g. ``openFile()`` or ``isFoo()``).
1200
1201 * **Enum declarations** (e.g. ``enum Foo {...}``) are types, so they should
1202   follow the naming conventions for types.  A common use for enums is as a
1203   discriminator for a union, or an indicator of a subclass.  When an enum is
1204   used for something like this, it should have a ``Kind`` suffix
1205   (e.g. ``ValueKind``).
1206   
1207 * **Enumerators** (e.g. ``enum { Foo, Bar }``) and **public member variables**
1208   should start with an upper-case letter, just like types.  Unless the
1209   enumerators are defined in their own small namespace or inside a class,
1210   enumerators should have a prefix corresponding to the enum declaration name.
1211   For example, ``enum ValueKind { ... };`` may contain enumerators like
1212   ``VK_Argument``, ``VK_BasicBlock``, etc.  Enumerators that are just
1213   convenience constants are exempt from the requirement for a prefix.  For
1214   instance:
1215
1216   .. code-block:: c++
1217
1218       enum {
1219         MaxSize = 42,
1220         Density = 12
1221       };
1222   
1223 As an exception, classes that mimic STL classes can have member names in STL's
1224 style of lower-case words separated by underscores (e.g. ``begin()``,
1225 ``push_back()``, and ``empty()``). Classes that provide multiple
1226 iterators should add a singular prefix to ``begin()`` and ``end()``
1227 (e.g. ``global_begin()`` and ``use_begin()``).
1228
1229 Here are some examples of good and bad names:
1230
1231 .. code-block:: c++
1232
1233   class VehicleMaker {
1234     ...
1235     Factory<Tire> F;            // Bad -- abbreviation and non-descriptive.
1236     Factory<Tire> Factory;      // Better.
1237     Factory<Tire> TireFactory;  // Even better -- if VehicleMaker has more than one
1238                                 // kind of factories.
1239   };
1240
1241   Vehicle makeVehicle(VehicleType Type) {
1242     VehicleMaker M;                         // Might be OK if having a short life-span.
1243     Tire Tmp1 = M.makeTire();               // Bad -- 'Tmp1' provides no information.
1244     Light Headlight = M.makeLight("head");  // Good -- descriptive.
1245     ...
1246   }
1247
1248 Assert Liberally
1249 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1250
1251 Use the "``assert``" macro to its fullest.  Check all of your preconditions and
1252 assumptions, you never know when a bug (not necessarily even yours) might be
1253 caught early by an assertion, which reduces debugging time dramatically.  The
1254 "``<cassert>``" header file is probably already included by the header files you
1255 are using, so it doesn't cost anything to use it.
1256
1257 To further assist with debugging, make sure to put some kind of error message in
1258 the assertion statement, which is printed if the assertion is tripped. This
1259 helps the poor debugger make sense of why an assertion is being made and
1260 enforced, and hopefully what to do about it.  Here is one complete example:
1261
1262 .. code-block:: c++
1263
1264   inline Value *getOperand(unsigned I) {
1265     assert(I < Operands.size() && "getOperand() out of range!");
1266     return Operands[I];
1267   }
1268
1269 Here are more examples:
1270
1271 .. code-block:: c++
1272
1273   assert(Ty->isPointerType() && "Can't allocate a non-pointer type!");
1274
1275   assert((Opcode == Shl || Opcode == Shr) && "ShiftInst Opcode invalid!");
1276
1277   assert(idx < getNumSuccessors() && "Successor # out of range!");
1278
1279   assert(V1.getType() == V2.getType() && "Constant types must be identical!");
1280
1281   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
1282
1283 You get the idea.
1284
1285 In the past, asserts were used to indicate a piece of code that should not be
1286 reached.  These were typically of the form:
1287
1288 .. code-block:: c++
1289
1290   assert(0 && "Invalid radix for integer literal");
1291
1292 This has a few issues, the main one being that some compilers might not
1293 understand the assertion, or warn about a missing return in builds where
1294 assertions are compiled out.
1295
1296 Today, we have something much better: ``llvm_unreachable``:
1297
1298 .. code-block:: c++
1299
1300   llvm_unreachable("Invalid radix for integer literal");
1301
1302 When assertions are enabled, this will print the message if it's ever reached
1303 and then exit the program. When assertions are disabled (i.e. in release
1304 builds), ``llvm_unreachable`` becomes a hint to compilers to skip generating
1305 code for this branch. If the compiler does not support this, it will fall back
1306 to the "abort" implementation.
1307
1308 Neither assertions or ``llvm_unreachable`` will abort the program on a release
1309 build. If the error condition can be triggered by user input then the
1310 recoverable error mechanism described in :doc:`ProgrammersManual` should be
1311 used instead. In cases where this is not practical, ``report_fatal_error`` may
1312 be used.
1313
1314 Another issue is that values used only by assertions will produce an "unused
1315 value" warning when assertions are disabled.  For example, this code will warn:
1316
1317 .. code-block:: c++
1318
1319   unsigned Size = V.size();
1320   assert(Size > 42 && "Vector smaller than it should be");
1321
1322   bool NewToSet = Myset.insert(Value);
1323   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1324
1325 These are two interesting different cases. In the first case, the call to
1326 ``V.size()`` is only useful for the assert, and we don't want it executed when
1327 assertions are disabled.  Code like this should move the call into the assert
1328 itself.  In the second case, the side effects of the call must happen whether
1329 the assert is enabled or not.  In this case, the value should be cast to void to
1330 disable the warning.  To be specific, it is preferred to write the code like
1331 this:
1332
1333 .. code-block:: c++
1334
1335   assert(V.size() > 42 && "Vector smaller than it should be");
1336
1337   bool NewToSet = Myset.insert(Value); (void)NewToSet;
1338   assert(NewToSet && "The value shouldn't be in the set yet");
1339
1340 Do Not Use ``using namespace std``
1341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1342
1343 In LLVM, we prefer to explicitly prefix all identifiers from the standard
1344 namespace with an "``std::``" prefix, rather than rely on "``using namespace
1345 std;``".
1346
1347 In header files, adding a ``'using namespace XXX'`` directive pollutes the
1348 namespace of any source file that ``#include``\s the header.  This is clearly a
1349 bad thing.
1350
1351 In implementation files (e.g. ``.cpp`` files), the rule is more of a stylistic
1352 rule, but is still important.  Basically, using explicit namespace prefixes
1353 makes the code **clearer**, because it is immediately obvious what facilities
1354 are being used and where they are coming from. And **more portable**, because
1355 namespace clashes cannot occur between LLVM code and other namespaces.  The
1356 portability rule is important because different standard library implementations
1357 expose different symbols (potentially ones they shouldn't), and future revisions
1358 to the C++ standard will add more symbols to the ``std`` namespace.  As such, we
1359 never use ``'using namespace std;'`` in LLVM.
1360
1361 The exception to the general rule (i.e. it's not an exception for the ``std``
1362 namespace) is for implementation files.  For example, all of the code in the
1363 LLVM project implements code that lives in the 'llvm' namespace.  As such, it is
1364 ok, and actually clearer, for the ``.cpp`` files to have a ``'using namespace
1365 llvm;'`` directive at the top, after the ``#include``\s.  This reduces
1366 indentation in the body of the file for source editors that indent based on
1367 braces, and keeps the conceptual context cleaner.  The general form of this rule
1368 is that any ``.cpp`` file that implements code in any namespace may use that
1369 namespace (and its parents'), but should not use any others.
1370
1371 Provide a Virtual Method Anchor for Classes in Headers
1372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1373
1374 If a class is defined in a header file and has a vtable (either it has virtual
1375 methods or it derives from classes with virtual methods), it must always have at
1376 least one out-of-line virtual method in the class.  Without this, the compiler
1377 will copy the vtable and RTTI into every ``.o`` file that ``#include``\s the
1378 header, bloating ``.o`` file sizes and increasing link times.
1379
1380 Don't use default labels in fully covered switches over enumerations
1381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1382
1383 ``-Wswitch`` warns if a switch, without a default label, over an enumeration
1384 does not cover every enumeration value. If you write a default label on a fully
1385 covered switch over an enumeration then the ``-Wswitch`` warning won't fire
1386 when new elements are added to that enumeration. To help avoid adding these
1387 kinds of defaults, Clang has the warning ``-Wcovered-switch-default`` which is
1388 off by default but turned on when building LLVM with a version of Clang that
1389 supports the warning.
1390
1391 A knock-on effect of this stylistic requirement is that when building LLVM with
1392 GCC you may get warnings related to "control may reach end of non-void function"
1393 if you return from each case of a covered switch-over-enum because GCC assumes
1394 that the enum expression may take any representable value, not just those of
1395 individual enumerators. To suppress this warning, use ``llvm_unreachable`` after
1396 the switch.
1397
1398 Use range-based ``for`` loops wherever possible
1399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1400
1401 The introduction of range-based ``for`` loops in C++11 means that explicit
1402 manipulation of iterators is rarely necessary. We use range-based ``for``
1403 loops wherever possible for all newly added code. For example:
1404
1405 .. code-block:: c++
1406
1407   BasicBlock *BB = ...
1408   for (Instruction &I : *BB)
1409     ... use I ...
1410
1411 Don't evaluate ``end()`` every time through a loop
1412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1413
1414 In cases where range-based ``for`` loops can't be used and it is necessary
1415 to write an explicit iterator-based loop, pay close attention to whether
1416 ``end()`` is re-evaluted on each loop iteration. One common mistake is to
1417 write a loop in this style:
1418
1419 .. code-block:: c++
1420
1421   BasicBlock *BB = ...
1422   for (auto I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
1423     ... use I ...
1424
1425 The problem with this construct is that it evaluates "``BB->end()``" every time
1426 through the loop.  Instead of writing the loop like this, we strongly prefer
1427 loops to be written so that they evaluate it once before the loop starts.  A
1428 convenient way to do this is like so:
1429
1430 .. code-block:: c++
1431
1432   BasicBlock *BB = ...
1433   for (auto I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
1434     ... use I ...
1435
1436 The observant may quickly point out that these two loops may have different
1437 semantics: if the container (a basic block in this case) is being mutated, then
1438 "``BB->end()``" may change its value every time through the loop and the second
1439 loop may not in fact be correct.  If you actually do depend on this behavior,
1440 please write the loop in the first form and add a comment indicating that you
1441 did it intentionally.
1442
1443 Why do we prefer the second form (when correct)?  Writing the loop in the first
1444 form has two problems. First it may be less efficient than evaluating it at the
1445 start of the loop.  In this case, the cost is probably minor --- a few extra
1446 loads every time through the loop.  However, if the base expression is more
1447 complex, then the cost can rise quickly.  I've seen loops where the end
1448 expression was actually something like: "``SomeMap[X]->end()``" and map lookups
1449 really aren't cheap.  By writing it in the second form consistently, you
1450 eliminate the issue entirely and don't even have to think about it.
1451
1452 The second (even bigger) issue is that writing the loop in the first form hints
1453 to the reader that the loop is mutating the container (a fact that a comment
1454 would handily confirm!).  If you write the loop in the second form, it is
1455 immediately obvious without even looking at the body of the loop that the
1456 container isn't being modified, which makes it easier to read the code and
1457 understand what it does.
1458
1459 While the second form of the loop is a few extra keystrokes, we do strongly
1460 prefer it.
1461
1462 ``#include <iostream>`` is Forbidden
1463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1464
1465 The use of ``#include <iostream>`` in library files is hereby **forbidden**,
1466 because many common implementations transparently inject a `static constructor`_
1467 into every translation unit that includes it.
1468   
1469 Note that using the other stream headers (``<sstream>`` for example) is not
1470 problematic in this regard --- just ``<iostream>``. However, ``raw_ostream``
1471 provides various APIs that are better performing for almost every use than
1472 ``std::ostream`` style APIs.
1473
1474 .. note::
1475
1476   New code should always use `raw_ostream`_ for writing, or the
1477   ``llvm::MemoryBuffer`` API for reading files.
1478
1479 .. _raw_ostream:
1480
1481 Use ``raw_ostream``
1482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1483
1484 LLVM includes a lightweight, simple, and efficient stream implementation in
1485 ``llvm/Support/raw_ostream.h``, which provides all of the common features of
1486 ``std::ostream``.  All new code should use ``raw_ostream`` instead of
1487 ``ostream``.
1488
1489 Unlike ``std::ostream``, ``raw_ostream`` is not a template and can be forward
1490 declared as ``class raw_ostream``.  Public headers should generally not include
1491 the ``raw_ostream`` header, but use forward declarations and constant references
1492 to ``raw_ostream`` instances.
1493
1494 Avoid ``std::endl``
1495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1496
1497 The ``std::endl`` modifier, when used with ``iostreams`` outputs a newline to
1498 the output stream specified.  In addition to doing this, however, it also
1499 flushes the output stream.  In other words, these are equivalent:
1500
1501 .. code-block:: c++
1502
1503   std::cout << std::endl;
1504   std::cout << '\n' << std::flush;
1505
1506 Most of the time, you probably have no reason to flush the output stream, so
1507 it's better to use a literal ``'\n'``.
1508
1509 Don't use ``inline`` when defining a function in a class definition
1510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1511
1512 A member function defined in a class definition is implicitly inline, so don't
1513 put the ``inline`` keyword in this case.
1514
1515 Don't:
1516
1517 .. code-block:: c++
1518
1519   class Foo {
1520   public:
1521     inline void bar() {
1522       // ...
1523     }
1524   };
1525
1526 Do:
1527
1528 .. code-block:: c++
1529
1530   class Foo {
1531   public:
1532     void bar() {
1533       // ...
1534     }
1535   };
1536
1537 Microscopic Details
1538 -------------------
1539
1540 This section describes preferred low-level formatting guidelines along with
1541 reasoning on why we prefer them.
1542
1543 Spaces Before Parentheses
1544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1545
1546 We prefer to put a space before an open parenthesis only in control flow
1547 statements, but not in normal function call expressions and function-like
1548 macros.  For example, this is good:
1549
1550 .. code-block:: c++
1551
1552   if (X) ...
1553   for (I = 0; I != 100; ++I) ...
1554   while (LLVMRocks) ...
1555
1556   somefunc(42);
1557   assert(3 != 4 && "laws of math are failing me");
1558   
1559   A = foo(42, 92) + bar(X);
1560
1561 and this is bad:
1562
1563 .. code-block:: c++
1564
1565   if(X) ...
1566   for(I = 0; I != 100; ++I) ...
1567   while(LLVMRocks) ...
1568
1569   somefunc (42);
1570   assert (3 != 4 && "laws of math are failing me");
1571   
1572   A = foo (42, 92) + bar (X);
1573
1574 The reason for doing this is not completely arbitrary.  This style makes control
1575 flow operators stand out more, and makes expressions flow better. The function
1576 call operator binds very tightly as a postfix operator.  Putting a space after a
1577 function name (as in the last example) makes it appear that the code might bind
1578 the arguments of the left-hand-side of a binary operator with the argument list
1579 of a function and the name of the right side.  More specifically, it is easy to
1580 misread the "``A``" example as:
1581
1582 .. code-block:: c++
1583
1584   A = foo ((42, 92) + bar) (X);
1585
1586 when skimming through the code.  By avoiding a space in a function, we avoid
1587 this misinterpretation.
1588
1589 Prefer Preincrement
1590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1591
1592 Hard fast rule: Preincrement (``++X``) may be no slower than postincrement
1593 (``X++``) and could very well be a lot faster than it.  Use preincrementation
1594 whenever possible.
1595
1596 The semantics of postincrement include making a copy of the value being
1597 incremented, returning it, and then preincrementing the "work value".  For
1598 primitive types, this isn't a big deal. But for iterators, it can be a huge
1599 issue (for example, some iterators contains stack and set objects in them...
1600 copying an iterator could invoke the copy ctor's of these as well).  In general,
1601 get in the habit of always using preincrement, and you won't have a problem.
1602
1603
1604 Namespace Indentation
1605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1606
1607 In general, we strive to reduce indentation wherever possible.  This is useful
1608 because we want code to `fit into 80 columns`_ without wrapping horribly, but
1609 also because it makes it easier to understand the code. To facilitate this and
1610 avoid some insanely deep nesting on occasion, don't indent namespaces. If it
1611 helps readability, feel free to add a comment indicating what namespace is
1612 being closed by a ``}``.  For example:
1613
1614 .. code-block:: c++
1615
1616   namespace llvm {
1617   namespace knowledge {
1618
1619   /// This class represents things that Smith can have an intimate
1620   /// understanding of and contains the data associated with it.
1621   class Grokable {
1622   ...
1623   public:
1624     explicit Grokable() { ... }
1625     virtual ~Grokable() = 0;
1626   
1627     ...
1628
1629   };
1630
1631   } // end namespace knowledge
1632   } // end namespace llvm
1633
1634
1635 Feel free to skip the closing comment when the namespace being closed is
1636 obvious for any reason. For example, the outer-most namespace in a header file
1637 is rarely a source of confusion. But namespaces both anonymous and named in
1638 source files that are being closed half way through the file probably could use
1639 clarification.
1640
1641 .. _static:
1642
1643 Anonymous Namespaces
1644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1645
1646 After talking about namespaces in general, you may be wondering about anonymous
1647 namespaces in particular.  Anonymous namespaces are a great language feature
1648 that tells the C++ compiler that the contents of the namespace are only visible
1649 within the current translation unit, allowing more aggressive optimization and
1650 eliminating the possibility of symbol name collisions.  Anonymous namespaces are
1651 to C++ as "static" is to C functions and global variables.  While "``static``"
1652 is available in C++, anonymous namespaces are more general: they can make entire
1653 classes private to a file.
1654
1655 The problem with anonymous namespaces is that they naturally want to encourage
1656 indentation of their body, and they reduce locality of reference: if you see a
1657 random function definition in a C++ file, it is easy to see if it is marked
1658 static, but seeing if it is in an anonymous namespace requires scanning a big
1659 chunk of the file.
1660
1661 Because of this, we have a simple guideline: make anonymous namespaces as small
1662 as possible, and only use them for class declarations.  For example, this is
1663 good:
1664
1665 .. code-block:: c++
1666
1667   namespace {
1668   class StringSort {
1669   ...
1670   public:
1671     StringSort(...)
1672     bool operator<(const char *RHS) const;
1673   };
1674   } // end anonymous namespace
1675
1676   static void runHelper() { 
1677     ... 
1678   }
1679
1680   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1681     ...
1682   }
1683
1684 This is bad:
1685
1686 .. code-block:: c++
1687
1688   namespace {
1689
1690   class StringSort {
1691   ...
1692   public:
1693     StringSort(...)
1694     bool operator<(const char *RHS) const;
1695   };
1696
1697   void runHelper() { 
1698     ... 
1699   }
1700
1701   bool StringSort::operator<(const char *RHS) const {
1702     ...
1703   }
1704
1705   } // end anonymous namespace
1706
1707 This is bad specifically because if you're looking at "``runHelper``" in the middle
1708 of a large C++ file, that you have no immediate way to tell if it is local to
1709 the file.  When it is marked static explicitly, this is immediately obvious.
1710 Also, there is no reason to enclose the definition of "``operator<``" in the
1711 namespace just because it was declared there.
1712
1713 See Also
1714 ========
1715
1716 A lot of these comments and recommendations have been culled from other sources.
1717 Two particularly important books for our work are:
1718
1719 #. `Effective C++
1720    <https://www.amazon.com/Effective-Specific-Addison-Wesley-Professional-Computing/dp/0321334876>`_
1721    by Scott Meyers.  Also interesting and useful are "More Effective C++" and
1722    "Effective STL" by the same author.
1723
1724 #. `Large-Scale C++ Software Design
1725    <https://www.amazon.com/Large-Scale-Software-Design-John-Lakos/dp/0201633620>`_
1726    by John Lakos
1727
1728 If you get some free time, and you haven't read them: do so, you might learn
1729 something.