Merge tag 'for-4.21/block-20190102' of git://git.kernel.dk/linux-block
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / process / coding-style.rst
1 .. _codingstyle:
2
3 Linux kernel coding style
4 =========================
5
6 This is a short document describing the preferred coding style for the
7 linux kernel.  Coding style is very personal, and I won't **force** my
8 views on anybody, but this is what goes for anything that I have to be
9 able to maintain, and I'd prefer it for most other things too.  Please
10 at least consider the points made here.
11
12 First off, I'd suggest printing out a copy of the GNU coding standards,
13 and NOT read it.  Burn them, it's a great symbolic gesture.
14
15 Anyway, here goes:
16
17
18 1) Indentation
19 --------------
20
21 Tabs are 8 characters, and thus indentations are also 8 characters.
22 There are heretic movements that try to make indentations 4 (or even 2!)
23 characters deep, and that is akin to trying to define the value of PI to
24 be 3.
25
26 Rationale: The whole idea behind indentation is to clearly define where
27 a block of control starts and ends.  Especially when you've been looking
28 at your screen for 20 straight hours, you'll find it a lot easier to see
29 how the indentation works if you have large indentations.
30
31 Now, some people will claim that having 8-character indentations makes
32 the code move too far to the right, and makes it hard to read on a
33 80-character terminal screen.  The answer to that is that if you need
34 more than 3 levels of indentation, you're screwed anyway, and should fix
35 your program.
36
37 In short, 8-char indents make things easier to read, and have the added
38 benefit of warning you when you're nesting your functions too deep.
39 Heed that warning.
40
41 The preferred way to ease multiple indentation levels in a switch statement is
42 to align the ``switch`` and its subordinate ``case`` labels in the same column
43 instead of ``double-indenting`` the ``case`` labels.  E.g.:
44
45 .. code-block:: c
46
47         switch (suffix) {
48         case 'G':
49         case 'g':
50                 mem <<= 30;
51                 break;
52         case 'M':
53         case 'm':
54                 mem <<= 20;
55                 break;
56         case 'K':
57         case 'k':
58                 mem <<= 10;
59                 /* fall through */
60         default:
61                 break;
62         }
63
64 Don't put multiple statements on a single line unless you have
65 something to hide:
66
67 .. code-block:: c
68
69         if (condition) do_this;
70           do_something_everytime;
71
72 Don't put multiple assignments on a single line either.  Kernel coding style
73 is super simple.  Avoid tricky expressions.
74
75 Outside of comments, documentation and except in Kconfig, spaces are never
76 used for indentation, and the above example is deliberately broken.
77
78 Get a decent editor and don't leave whitespace at the end of lines.
79
80
81 2) Breaking long lines and strings
82 ----------------------------------
83
84 Coding style is all about readability and maintainability using commonly
85 available tools.
86
87 The limit on the length of lines is 80 columns and this is a strongly
88 preferred limit.
89
90 Statements longer than 80 columns will be broken into sensible chunks, unless
91 exceeding 80 columns significantly increases readability and does not hide
92 information. Descendants are always substantially shorter than the parent and
93 are placed substantially to the right. The same applies to function headers
94 with a long argument list. However, never break user-visible strings such as
95 printk messages, because that breaks the ability to grep for them.
96
97
98 3) Placing Braces and Spaces
99 ----------------------------
100
101 The other issue that always comes up in C styling is the placement of
102 braces.  Unlike the indent size, there are few technical reasons to
103 choose one placement strategy over the other, but the preferred way, as
104 shown to us by the prophets Kernighan and Ritchie, is to put the opening
105 brace last on the line, and put the closing brace first, thusly:
106
107 .. code-block:: c
108
109         if (x is true) {
110                 we do y
111         }
112
113 This applies to all non-function statement blocks (if, switch, for,
114 while, do).  E.g.:
115
116 .. code-block:: c
117
118         switch (action) {
119         case KOBJ_ADD:
120                 return "add";
121         case KOBJ_REMOVE:
122                 return "remove";
123         case KOBJ_CHANGE:
124                 return "change";
125         default:
126                 return NULL;
127         }
128
129 However, there is one special case, namely functions: they have the
130 opening brace at the beginning of the next line, thus:
131
132 .. code-block:: c
133
134         int function(int x)
135         {
136                 body of function
137         }
138
139 Heretic people all over the world have claimed that this inconsistency
140 is ...  well ...  inconsistent, but all right-thinking people know that
141 (a) K&R are **right** and (b) K&R are right.  Besides, functions are
142 special anyway (you can't nest them in C).
143
144 Note that the closing brace is empty on a line of its own, **except** in
145 the cases where it is followed by a continuation of the same statement,
146 ie a ``while`` in a do-statement or an ``else`` in an if-statement, like
147 this:
148
149 .. code-block:: c
150
151         do {
152                 body of do-loop
153         } while (condition);
154
155 and
156
157 .. code-block:: c
158
159         if (x == y) {
160                 ..
161         } else if (x > y) {
162                 ...
163         } else {
164                 ....
165         }
166
167 Rationale: K&R.
168
169 Also, note that this brace-placement also minimizes the number of empty
170 (or almost empty) lines, without any loss of readability.  Thus, as the
171 supply of new-lines on your screen is not a renewable resource (think
172 25-line terminal screens here), you have more empty lines to put
173 comments on.
174
175 Do not unnecessarily use braces where a single statement will do.
176
177 .. code-block:: c
178
179         if (condition)
180                 action();
181
182 and
183
184 .. code-block:: none
185
186         if (condition)
187                 do_this();
188         else
189                 do_that();
190
191 This does not apply if only one branch of a conditional statement is a single
192 statement; in the latter case use braces in both branches:
193
194 .. code-block:: c
195
196         if (condition) {
197                 do_this();
198                 do_that();
199         } else {
200                 otherwise();
201         }
202
203 Also, use braces when a loop contains more than a single simple statement:
204
205 .. code-block:: c
206
207         while (condition) {
208                 if (test)
209                         do_something();
210         }
211
212 3.1) Spaces
213 ***********
214
215 Linux kernel style for use of spaces depends (mostly) on
216 function-versus-keyword usage.  Use a space after (most) keywords.  The
217 notable exceptions are sizeof, typeof, alignof, and __attribute__, which look
218 somewhat like functions (and are usually used with parentheses in Linux,
219 although they are not required in the language, as in: ``sizeof info`` after
220 ``struct fileinfo info;`` is declared).
221
222 So use a space after these keywords::
223
224         if, switch, case, for, do, while
225
226 but not with sizeof, typeof, alignof, or __attribute__.  E.g.,
227
228 .. code-block:: c
229
230
231         s = sizeof(struct file);
232
233 Do not add spaces around (inside) parenthesized expressions.  This example is
234 **bad**:
235
236 .. code-block:: c
237
238
239         s = sizeof( struct file );
240
241 When declaring pointer data or a function that returns a pointer type, the
242 preferred use of ``*`` is adjacent to the data name or function name and not
243 adjacent to the type name.  Examples:
244
245 .. code-block:: c
246
247
248         char *linux_banner;
249         unsigned long long memparse(char *ptr, char **retptr);
250         char *match_strdup(substring_t *s);
251
252 Use one space around (on each side of) most binary and ternary operators,
253 such as any of these::
254
255         =  +  -  <  >  *  /  %  |  &  ^  <=  >=  ==  !=  ?  :
256
257 but no space after unary operators::
258
259         &  *  +  -  ~  !  sizeof  typeof  alignof  __attribute__  defined
260
261 no space before the postfix increment & decrement unary operators::
262
263         ++  --
264
265 no space after the prefix increment & decrement unary operators::
266
267         ++  --
268
269 and no space around the ``.`` and ``->`` structure member operators.
270
271 Do not leave trailing whitespace at the ends of lines.  Some editors with
272 ``smart`` indentation will insert whitespace at the beginning of new lines as
273 appropriate, so you can start typing the next line of code right away.
274 However, some such editors do not remove the whitespace if you end up not
275 putting a line of code there, such as if you leave a blank line.  As a result,
276 you end up with lines containing trailing whitespace.
277
278 Git will warn you about patches that introduce trailing whitespace, and can
279 optionally strip the trailing whitespace for you; however, if applying a series
280 of patches, this may make later patches in the series fail by changing their
281 context lines.
282
283
284 4) Naming
285 ---------
286
287 C is a Spartan language, and so should your naming be.  Unlike Modula-2
288 and Pascal programmers, C programmers do not use cute names like
289 ThisVariableIsATemporaryCounter.  A C programmer would call that
290 variable ``tmp``, which is much easier to write, and not the least more
291 difficult to understand.
292
293 HOWEVER, while mixed-case names are frowned upon, descriptive names for
294 global variables are a must.  To call a global function ``foo`` is a
295 shooting offense.
296
297 GLOBAL variables (to be used only if you **really** need them) need to
298 have descriptive names, as do global functions.  If you have a function
299 that counts the number of active users, you should call that
300 ``count_active_users()`` or similar, you should **not** call it ``cntusr()``.
301
302 Encoding the type of a function into the name (so-called Hungarian
303 notation) is brain damaged - the compiler knows the types anyway and can
304 check those, and it only confuses the programmer.  No wonder MicroSoft
305 makes buggy programs.
306
307 LOCAL variable names should be short, and to the point.  If you have
308 some random integer loop counter, it should probably be called ``i``.
309 Calling it ``loop_counter`` is non-productive, if there is no chance of it
310 being mis-understood.  Similarly, ``tmp`` can be just about any type of
311 variable that is used to hold a temporary value.
312
313 If you are afraid to mix up your local variable names, you have another
314 problem, which is called the function-growth-hormone-imbalance syndrome.
315 See chapter 6 (Functions).
316
317
318 5) Typedefs
319 -----------
320
321 Please don't use things like ``vps_t``.
322 It's a **mistake** to use typedef for structures and pointers. When you see a
323
324 .. code-block:: c
325
326
327         vps_t a;
328
329 in the source, what does it mean?
330 In contrast, if it says
331
332 .. code-block:: c
333
334         struct virtual_container *a;
335
336 you can actually tell what ``a`` is.
337
338 Lots of people think that typedefs ``help readability``. Not so. They are
339 useful only for:
340
341  (a) totally opaque objects (where the typedef is actively used to **hide**
342      what the object is).
343
344      Example: ``pte_t`` etc. opaque objects that you can only access using
345      the proper accessor functions.
346
347      .. note::
348
349        Opaqueness and ``accessor functions`` are not good in themselves.
350        The reason we have them for things like pte_t etc. is that there
351        really is absolutely **zero** portably accessible information there.
352
353  (b) Clear integer types, where the abstraction **helps** avoid confusion
354      whether it is ``int`` or ``long``.
355
356      u8/u16/u32 are perfectly fine typedefs, although they fit into
357      category (d) better than here.
358
359      .. note::
360
361        Again - there needs to be a **reason** for this. If something is
362        ``unsigned long``, then there's no reason to do
363
364         typedef unsigned long myflags_t;
365
366      but if there is a clear reason for why it under certain circumstances
367      might be an ``unsigned int`` and under other configurations might be
368      ``unsigned long``, then by all means go ahead and use a typedef.
369
370  (c) when you use sparse to literally create a **new** type for
371      type-checking.
372
373  (d) New types which are identical to standard C99 types, in certain
374      exceptional circumstances.
375
376      Although it would only take a short amount of time for the eyes and
377      brain to become accustomed to the standard types like ``uint32_t``,
378      some people object to their use anyway.
379
380      Therefore, the Linux-specific ``u8/u16/u32/u64`` types and their
381      signed equivalents which are identical to standard types are
382      permitted -- although they are not mandatory in new code of your
383      own.
384
385      When editing existing code which already uses one or the other set
386      of types, you should conform to the existing choices in that code.
387
388  (e) Types safe for use in userspace.
389
390      In certain structures which are visible to userspace, we cannot
391      require C99 types and cannot use the ``u32`` form above. Thus, we
392      use __u32 and similar types in all structures which are shared
393      with userspace.
394
395 Maybe there are other cases too, but the rule should basically be to NEVER
396 EVER use a typedef unless you can clearly match one of those rules.
397
398 In general, a pointer, or a struct that has elements that can reasonably
399 be directly accessed should **never** be a typedef.
400
401
402 6) Functions
403 ------------
404
405 Functions should be short and sweet, and do just one thing.  They should
406 fit on one or two screenfuls of text (the ISO/ANSI screen size is 80x24,
407 as we all know), and do one thing and do that well.
408
409 The maximum length of a function is inversely proportional to the
410 complexity and indentation level of that function.  So, if you have a
411 conceptually simple function that is just one long (but simple)
412 case-statement, where you have to do lots of small things for a lot of
413 different cases, it's OK to have a longer function.
414
415 However, if you have a complex function, and you suspect that a
416 less-than-gifted first-year high-school student might not even
417 understand what the function is all about, you should adhere to the
418 maximum limits all the more closely.  Use helper functions with
419 descriptive names (you can ask the compiler to in-line them if you think
420 it's performance-critical, and it will probably do a better job of it
421 than you would have done).
422
423 Another measure of the function is the number of local variables.  They
424 shouldn't exceed 5-10, or you're doing something wrong.  Re-think the
425 function, and split it into smaller pieces.  A human brain can
426 generally easily keep track of about 7 different things, anything more
427 and it gets confused.  You know you're brilliant, but maybe you'd like
428 to understand what you did 2 weeks from now.
429
430 In source files, separate functions with one blank line.  If the function is
431 exported, the **EXPORT** macro for it should follow immediately after the
432 closing function brace line.  E.g.:
433
434 .. code-block:: c
435
436         int system_is_up(void)
437         {
438                 return system_state == SYSTEM_RUNNING;
439         }
440         EXPORT_SYMBOL(system_is_up);
441
442 In function prototypes, include parameter names with their data types.
443 Although this is not required by the C language, it is preferred in Linux
444 because it is a simple way to add valuable information for the reader.
445
446
447 7) Centralized exiting of functions
448 -----------------------------------
449
450 Albeit deprecated by some people, the equivalent of the goto statement is
451 used frequently by compilers in form of the unconditional jump instruction.
452
453 The goto statement comes in handy when a function exits from multiple
454 locations and some common work such as cleanup has to be done.  If there is no
455 cleanup needed then just return directly.
456
457 Choose label names which say what the goto does or why the goto exists.  An
458 example of a good name could be ``out_free_buffer:`` if the goto frees ``buffer``.
459 Avoid using GW-BASIC names like ``err1:`` and ``err2:``, as you would have to
460 renumber them if you ever add or remove exit paths, and they make correctness
461 difficult to verify anyway.
462
463 The rationale for using gotos is:
464
465 - unconditional statements are easier to understand and follow
466 - nesting is reduced
467 - errors by not updating individual exit points when making
468   modifications are prevented
469 - saves the compiler work to optimize redundant code away ;)
470
471 .. code-block:: c
472
473         int fun(int a)
474         {
475                 int result = 0;
476                 char *buffer;
477
478                 buffer = kmalloc(SIZE, GFP_KERNEL);
479                 if (!buffer)
480                         return -ENOMEM;
481
482                 if (condition1) {
483                         while (loop1) {
484                                 ...
485                         }
486                         result = 1;
487                         goto out_free_buffer;
488                 }
489                 ...
490         out_free_buffer:
491                 kfree(buffer);
492                 return result;
493         }
494
495 A common type of bug to be aware of is ``one err bugs`` which look like this:
496
497 .. code-block:: c
498
499         err:
500                 kfree(foo->bar);
501                 kfree(foo);
502                 return ret;
503
504 The bug in this code is that on some exit paths ``foo`` is NULL.  Normally the
505 fix for this is to split it up into two error labels ``err_free_bar:`` and
506 ``err_free_foo:``:
507
508 .. code-block:: c
509
510          err_free_bar:
511                 kfree(foo->bar);
512          err_free_foo:
513                 kfree(foo);
514                 return ret;
515
516 Ideally you should simulate errors to test all exit paths.
517
518
519 8) Commenting
520 -------------
521
522 Comments are good, but there is also a danger of over-commenting.  NEVER
523 try to explain HOW your code works in a comment: it's much better to
524 write the code so that the **working** is obvious, and it's a waste of
525 time to explain badly written code.
526
527 Generally, you want your comments to tell WHAT your code does, not HOW.
528 Also, try to avoid putting comments inside a function body: if the
529 function is so complex that you need to separately comment parts of it,
530 you should probably go back to chapter 6 for a while.  You can make
531 small comments to note or warn about something particularly clever (or
532 ugly), but try to avoid excess.  Instead, put the comments at the head
533 of the function, telling people what it does, and possibly WHY it does
534 it.
535
536 When commenting the kernel API functions, please use the kernel-doc format.
537 See the files at :ref:`Documentation/doc-guide/ <doc_guide>` and
538 ``scripts/kernel-doc`` for details.
539
540 The preferred style for long (multi-line) comments is:
541
542 .. code-block:: c
543
544         /*
545          * This is the preferred style for multi-line
546          * comments in the Linux kernel source code.
547          * Please use it consistently.
548          *
549          * Description:  A column of asterisks on the left side,
550          * with beginning and ending almost-blank lines.
551          */
552
553 For files in net/ and drivers/net/ the preferred style for long (multi-line)
554 comments is a little different.
555
556 .. code-block:: c
557
558         /* The preferred comment style for files in net/ and drivers/net
559          * looks like this.
560          *
561          * It is nearly the same as the generally preferred comment style,
562          * but there is no initial almost-blank line.
563          */
564
565 It's also important to comment data, whether they are basic types or derived
566 types.  To this end, use just one data declaration per line (no commas for
567 multiple data declarations).  This leaves you room for a small comment on each
568 item, explaining its use.
569
570
571 9) You've made a mess of it
572 ---------------------------
573
574 That's OK, we all do.  You've probably been told by your long-time Unix
575 user helper that ``GNU emacs`` automatically formats the C sources for
576 you, and you've noticed that yes, it does do that, but the defaults it
577 uses are less than desirable (in fact, they are worse than random
578 typing - an infinite number of monkeys typing into GNU emacs would never
579 make a good program).
580
581 So, you can either get rid of GNU emacs, or change it to use saner
582 values.  To do the latter, you can stick the following in your .emacs file:
583
584 .. code-block:: none
585
586   (defun c-lineup-arglist-tabs-only (ignored)
587     "Line up argument lists by tabs, not spaces"
588     (let* ((anchor (c-langelem-pos c-syntactic-element))
589            (column (c-langelem-2nd-pos c-syntactic-element))
590            (offset (- (1+ column) anchor))
591            (steps (floor offset c-basic-offset)))
592       (* (max steps 1)
593          c-basic-offset)))
594
595   (add-hook 'c-mode-common-hook
596             (lambda ()
597               ;; Add kernel style
598               (c-add-style
599                "linux-tabs-only"
600                '("linux" (c-offsets-alist
601                           (arglist-cont-nonempty
602                            c-lineup-gcc-asm-reg
603                            c-lineup-arglist-tabs-only))))))
604
605   (add-hook 'c-mode-hook
606             (lambda ()
607               (let ((filename (buffer-file-name)))
608                 ;; Enable kernel mode for the appropriate files
609                 (when (and filename
610                            (string-match (expand-file-name "~/src/linux-trees")
611                                          filename))
612                   (setq indent-tabs-mode t)
613                   (setq show-trailing-whitespace t)
614                   (c-set-style "linux-tabs-only")))))
615
616 This will make emacs go better with the kernel coding style for C
617 files below ``~/src/linux-trees``.
618
619 But even if you fail in getting emacs to do sane formatting, not
620 everything is lost: use ``indent``.
621
622 Now, again, GNU indent has the same brain-dead settings that GNU emacs
623 has, which is why you need to give it a few command line options.
624 However, that's not too bad, because even the makers of GNU indent
625 recognize the authority of K&R (the GNU people aren't evil, they are
626 just severely misguided in this matter), so you just give indent the
627 options ``-kr -i8`` (stands for ``K&R, 8 character indents``), or use
628 ``scripts/Lindent``, which indents in the latest style.
629
630 ``indent`` has a lot of options, and especially when it comes to comment
631 re-formatting you may want to take a look at the man page.  But
632 remember: ``indent`` is not a fix for bad programming.
633
634 Note that you can also use the ``clang-format`` tool to help you with
635 these rules, to quickly re-format parts of your code automatically,
636 and to review full files in order to spot coding style mistakes,
637 typos and possible improvements. It is also handy for sorting ``#includes``,
638 for aligning variables/macros, for reflowing text and other similar tasks.
639 See the file :ref:`Documentation/process/clang-format.rst <clangformat>`
640 for more details.
641
642
643 10) Kconfig configuration files
644 -------------------------------
645
646 For all of the Kconfig* configuration files throughout the source tree,
647 the indentation is somewhat different.  Lines under a ``config`` definition
648 are indented with one tab, while help text is indented an additional two
649 spaces.  Example::
650
651   config AUDIT
652         bool "Auditing support"
653         depends on NET
654         help
655           Enable auditing infrastructure that can be used with another
656           kernel subsystem, such as SELinux (which requires this for
657           logging of avc messages output).  Does not do system-call
658           auditing without CONFIG_AUDITSYSCALL.
659
660 Seriously dangerous features (such as write support for certain
661 filesystems) should advertise this prominently in their prompt string::
662
663   config ADFS_FS_RW
664         bool "ADFS write support (DANGEROUS)"
665         depends on ADFS_FS
666         ...
667
668 For full documentation on the configuration files, see the file
669 Documentation/kbuild/kconfig-language.txt.
670
671
672 11) Data structures
673 -------------------
674
675 Data structures that have visibility outside the single-threaded
676 environment they are created and destroyed in should always have
677 reference counts.  In the kernel, garbage collection doesn't exist (and
678 outside the kernel garbage collection is slow and inefficient), which
679 means that you absolutely **have** to reference count all your uses.
680
681 Reference counting means that you can avoid locking, and allows multiple
682 users to have access to the data structure in parallel - and not having
683 to worry about the structure suddenly going away from under them just
684 because they slept or did something else for a while.
685
686 Note that locking is **not** a replacement for reference counting.
687 Locking is used to keep data structures coherent, while reference
688 counting is a memory management technique.  Usually both are needed, and
689 they are not to be confused with each other.
690
691 Many data structures can indeed have two levels of reference counting,
692 when there are users of different ``classes``.  The subclass count counts
693 the number of subclass users, and decrements the global count just once
694 when the subclass count goes to zero.
695
696 Examples of this kind of ``multi-level-reference-counting`` can be found in
697 memory management (``struct mm_struct``: mm_users and mm_count), and in
698 filesystem code (``struct super_block``: s_count and s_active).
699
700 Remember: if another thread can find your data structure, and you don't
701 have a reference count on it, you almost certainly have a bug.
702
703
704 12) Macros, Enums and RTL
705 -------------------------
706
707 Names of macros defining constants and labels in enums are capitalized.
708
709 .. code-block:: c
710
711         #define CONSTANT 0x12345
712
713 Enums are preferred when defining several related constants.
714
715 CAPITALIZED macro names are appreciated but macros resembling functions
716 may be named in lower case.
717
718 Generally, inline functions are preferable to macros resembling functions.
719
720 Macros with multiple statements should be enclosed in a do - while block:
721
722 .. code-block:: c
723
724         #define macrofun(a, b, c)                       \
725                 do {                                    \
726                         if (a == 5)                     \
727                                 do_this(b, c);          \
728                 } while (0)
729
730 Things to avoid when using macros:
731
732 1) macros that affect control flow:
733
734 .. code-block:: c
735
736         #define FOO(x)                                  \
737                 do {                                    \
738                         if (blah(x) < 0)                \
739                                 return -EBUGGERED;      \
740                 } while (0)
741
742 is a **very** bad idea.  It looks like a function call but exits the ``calling``
743 function; don't break the internal parsers of those who will read the code.
744
745 2) macros that depend on having a local variable with a magic name:
746
747 .. code-block:: c
748
749         #define FOO(val) bar(index, val)
750
751 might look like a good thing, but it's confusing as hell when one reads the
752 code and it's prone to breakage from seemingly innocent changes.
753
754 3) macros with arguments that are used as l-values: FOO(x) = y; will
755 bite you if somebody e.g. turns FOO into an inline function.
756
757 4) forgetting about precedence: macros defining constants using expressions
758 must enclose the expression in parentheses. Beware of similar issues with
759 macros using parameters.
760
761 .. code-block:: c
762
763         #define CONSTANT 0x4000
764         #define CONSTEXP (CONSTANT | 3)
765
766 5) namespace collisions when defining local variables in macros resembling
767 functions:
768
769 .. code-block:: c
770
771         #define FOO(x)                          \
772         ({                                      \
773                 typeof(x) ret;                  \
774                 ret = calc_ret(x);              \
775                 (ret);                          \
776         })
777
778 ret is a common name for a local variable - __foo_ret is less likely
779 to collide with an existing variable.
780
781 The cpp manual deals with macros exhaustively. The gcc internals manual also
782 covers RTL which is used frequently with assembly language in the kernel.
783
784
785 13) Printing kernel messages
786 ----------------------------
787
788 Kernel developers like to be seen as literate. Do mind the spelling
789 of kernel messages to make a good impression. Do not use crippled
790 words like ``dont``; use ``do not`` or ``don't`` instead.  Make the messages
791 concise, clear, and unambiguous.
792
793 Kernel messages do not have to be terminated with a period.
794
795 Printing numbers in parentheses (%d) adds no value and should be avoided.
796
797 There are a number of driver model diagnostic macros in <linux/device.h>
798 which you should use to make sure messages are matched to the right device
799 and driver, and are tagged with the right level:  dev_err(), dev_warn(),
800 dev_info(), and so forth.  For messages that aren't associated with a
801 particular device, <linux/printk.h> defines pr_notice(), pr_info(),
802 pr_warn(), pr_err(), etc.
803
804 Coming up with good debugging messages can be quite a challenge; and once
805 you have them, they can be a huge help for remote troubleshooting.  However
806 debug message printing is handled differently than printing other non-debug
807 messages.  While the other pr_XXX() functions print unconditionally,
808 pr_debug() does not; it is compiled out by default, unless either DEBUG is
809 defined or CONFIG_DYNAMIC_DEBUG is set.  That is true for dev_dbg() also,
810 and a related convention uses VERBOSE_DEBUG to add dev_vdbg() messages to
811 the ones already enabled by DEBUG.
812
813 Many subsystems have Kconfig debug options to turn on -DDEBUG in the
814 corresponding Makefile; in other cases specific files #define DEBUG.  And
815 when a debug message should be unconditionally printed, such as if it is
816 already inside a debug-related #ifdef section, printk(KERN_DEBUG ...) can be
817 used.
818
819
820 14) Allocating memory
821 ---------------------
822
823 The kernel provides the following general purpose memory allocators:
824 kmalloc(), kzalloc(), kmalloc_array(), kcalloc(), vmalloc(), and
825 vzalloc().  Please refer to the API documentation for further information
826 about them.
827
828 The preferred form for passing a size of a struct is the following:
829
830 .. code-block:: c
831
832         p = kmalloc(sizeof(*p), ...);
833
834 The alternative form where struct name is spelled out hurts readability and
835 introduces an opportunity for a bug when the pointer variable type is changed
836 but the corresponding sizeof that is passed to a memory allocator is not.
837
838 Casting the return value which is a void pointer is redundant. The conversion
839 from void pointer to any other pointer type is guaranteed by the C programming
840 language.
841
842 The preferred form for allocating an array is the following:
843
844 .. code-block:: c
845
846         p = kmalloc_array(n, sizeof(...), ...);
847
848 The preferred form for allocating a zeroed array is the following:
849
850 .. code-block:: c
851
852         p = kcalloc(n, sizeof(...), ...);
853
854 Both forms check for overflow on the allocation size n * sizeof(...),
855 and return NULL if that occurred.
856
857
858 15) The inline disease
859 ----------------------
860
861 There appears to be a common misperception that gcc has a magic "make me
862 faster" speedup option called ``inline``. While the use of inlines can be
863 appropriate (for example as a means of replacing macros, see Chapter 12), it
864 very often is not. Abundant use of the inline keyword leads to a much bigger
865 kernel, which in turn slows the system as a whole down, due to a bigger
866 icache footprint for the CPU and simply because there is less memory
867 available for the pagecache. Just think about it; a pagecache miss causes a
868 disk seek, which easily takes 5 milliseconds. There are a LOT of cpu cycles
869 that can go into these 5 milliseconds.
870
871 A reasonable rule of thumb is to not put inline at functions that have more
872 than 3 lines of code in them. An exception to this rule are the cases where
873 a parameter is known to be a compiletime constant, and as a result of this
874 constantness you *know* the compiler will be able to optimize most of your
875 function away at compile time. For a good example of this later case, see
876 the kmalloc() inline function.
877
878 Often people argue that adding inline to functions that are static and used
879 only once is always a win since there is no space tradeoff. While this is
880 technically correct, gcc is capable of inlining these automatically without
881 help, and the maintenance issue of removing the inline when a second user
882 appears outweighs the potential value of the hint that tells gcc to do
883 something it would have done anyway.
884
885
886 16) Function return values and names
887 ------------------------------------
888
889 Functions can return values of many different kinds, and one of the
890 most common is a value indicating whether the function succeeded or
891 failed.  Such a value can be represented as an error-code integer
892 (-Exxx = failure, 0 = success) or a ``succeeded`` boolean (0 = failure,
893 non-zero = success).
894
895 Mixing up these two sorts of representations is a fertile source of
896 difficult-to-find bugs.  If the C language included a strong distinction
897 between integers and booleans then the compiler would find these mistakes
898 for us... but it doesn't.  To help prevent such bugs, always follow this
899 convention::
900
901         If the name of a function is an action or an imperative command,
902         the function should return an error-code integer.  If the name
903         is a predicate, the function should return a "succeeded" boolean.
904
905 For example, ``add work`` is a command, and the add_work() function returns 0
906 for success or -EBUSY for failure.  In the same way, ``PCI device present`` is
907 a predicate, and the pci_dev_present() function returns 1 if it succeeds in
908 finding a matching device or 0 if it doesn't.
909
910 All EXPORTed functions must respect this convention, and so should all
911 public functions.  Private (static) functions need not, but it is
912 recommended that they do.
913
914 Functions whose return value is the actual result of a computation, rather
915 than an indication of whether the computation succeeded, are not subject to
916 this rule.  Generally they indicate failure by returning some out-of-range
917 result.  Typical examples would be functions that return pointers; they use
918 NULL or the ERR_PTR mechanism to report failure.
919
920
921 17) Don't re-invent the kernel macros
922 -------------------------------------
923
924 The header file include/linux/kernel.h contains a number of macros that
925 you should use, rather than explicitly coding some variant of them yourself.
926 For example, if you need to calculate the length of an array, take advantage
927 of the macro
928
929 .. code-block:: c
930
931         #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
932
933 Similarly, if you need to calculate the size of some structure member, use
934
935 .. code-block:: c
936
937         #define FIELD_SIZEOF(t, f) (sizeof(((t*)0)->f))
938
939 There are also min() and max() macros that do strict type checking if you
940 need them.  Feel free to peruse that header file to see what else is already
941 defined that you shouldn't reproduce in your code.
942
943
944 18) Editor modelines and other cruft
945 ------------------------------------
946
947 Some editors can interpret configuration information embedded in source files,
948 indicated with special markers.  For example, emacs interprets lines marked
949 like this:
950
951 .. code-block:: c
952
953         -*- mode: c -*-
954
955 Or like this:
956
957 .. code-block:: c
958
959         /*
960         Local Variables:
961         compile-command: "gcc -DMAGIC_DEBUG_FLAG foo.c"
962         End:
963         */
964
965 Vim interprets markers that look like this:
966
967 .. code-block:: c
968
969         /* vim:set sw=8 noet */
970
971 Do not include any of these in source files.  People have their own personal
972 editor configurations, and your source files should not override them.  This
973 includes markers for indentation and mode configuration.  People may use their
974 own custom mode, or may have some other magic method for making indentation
975 work correctly.
976
977
978 19) Inline assembly
979 -------------------
980
981 In architecture-specific code, you may need to use inline assembly to interface
982 with CPU or platform functionality.  Don't hesitate to do so when necessary.
983 However, don't use inline assembly gratuitously when C can do the job.  You can
984 and should poke hardware from C when possible.
985
986 Consider writing simple helper functions that wrap common bits of inline
987 assembly, rather than repeatedly writing them with slight variations.  Remember
988 that inline assembly can use C parameters.
989
990 Large, non-trivial assembly functions should go in .S files, with corresponding
991 C prototypes defined in C header files.  The C prototypes for assembly
992 functions should use ``asmlinkage``.
993
994 You may need to mark your asm statement as volatile, to prevent GCC from
995 removing it if GCC doesn't notice any side effects.  You don't always need to
996 do so, though, and doing so unnecessarily can limit optimization.
997
998 When writing a single inline assembly statement containing multiple
999 instructions, put each instruction on a separate line in a separate quoted
1000 string, and end each string except the last with ``\n\t`` to properly indent
1001 the next instruction in the assembly output:
1002
1003 .. code-block:: c
1004
1005         asm ("magic %reg1, #42\n\t"
1006              "more_magic %reg2, %reg3"
1007              : /* outputs */ : /* inputs */ : /* clobbers */);
1008
1009
1010 20) Conditional Compilation
1011 ---------------------------
1012
1013 Wherever possible, don't use preprocessor conditionals (#if, #ifdef) in .c
1014 files; doing so makes code harder to read and logic harder to follow.  Instead,
1015 use such conditionals in a header file defining functions for use in those .c
1016 files, providing no-op stub versions in the #else case, and then call those
1017 functions unconditionally from .c files.  The compiler will avoid generating
1018 any code for the stub calls, producing identical results, but the logic will
1019 remain easy to follow.
1020
1021 Prefer to compile out entire functions, rather than portions of functions or
1022 portions of expressions.  Rather than putting an ifdef in an expression, factor
1023 out part or all of the expression into a separate helper function and apply the
1024 conditional to that function.
1025
1026 If you have a function or variable which may potentially go unused in a
1027 particular configuration, and the compiler would warn about its definition
1028 going unused, mark the definition as __maybe_unused rather than wrapping it in
1029 a preprocessor conditional.  (However, if a function or variable *always* goes
1030 unused, delete it.)
1031
1032 Within code, where possible, use the IS_ENABLED macro to convert a Kconfig
1033 symbol into a C boolean expression, and use it in a normal C conditional:
1034
1035 .. code-block:: c
1036
1037         if (IS_ENABLED(CONFIG_SOMETHING)) {
1038                 ...
1039         }
1040
1041 The compiler will constant-fold the conditional away, and include or exclude
1042 the block of code just as with an #ifdef, so this will not add any runtime
1043 overhead.  However, this approach still allows the C compiler to see the code
1044 inside the block, and check it for correctness (syntax, types, symbol
1045 references, etc).  Thus, you still have to use an #ifdef if the code inside the
1046 block references symbols that will not exist if the condition is not met.
1047
1048 At the end of any non-trivial #if or #ifdef block (more than a few lines),
1049 place a comment after the #endif on the same line, noting the conditional
1050 expression used.  For instance:
1051
1052 .. code-block:: c
1053
1054         #ifdef CONFIG_SOMETHING
1055         ...
1056         #endif /* CONFIG_SOMETHING */
1057
1058
1059 Appendix I) References
1060 ----------------------
1061
1062 The C Programming Language, Second Edition
1063 by Brian W. Kernighan and Dennis M. Ritchie.
1064 Prentice Hall, Inc., 1988.
1065 ISBN 0-13-110362-8 (paperback), 0-13-110370-9 (hardback).
1066
1067 The Practice of Programming
1068 by Brian W. Kernighan and Rob Pike.
1069 Addison-Wesley, Inc., 1999.
1070 ISBN 0-201-61586-X.
1071
1072 GNU manuals - where in compliance with K&R and this text - for cpp, gcc,
1073 gcc internals and indent, all available from http://www.gnu.org/manual/
1074
1075 WG14 is the international standardization working group for the programming
1076 language C, URL: http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/
1077
1078 Kernel :ref:`process/coding-style.rst <codingstyle>`, by greg@kroah.com at OLS 2002:
1079 http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2002_kernel_codingstyle_talk/html/