Merge tag 'sound-5.3-rc5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tiwai...
[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 Do not use the ``extern`` keyword with function prototypes as this makes
447 lines longer and isn't strictly necessary.
448
449
450 7) Centralized exiting of functions
451 -----------------------------------
452
453 Albeit deprecated by some people, the equivalent of the goto statement is
454 used frequently by compilers in form of the unconditional jump instruction.
455
456 The goto statement comes in handy when a function exits from multiple
457 locations and some common work such as cleanup has to be done.  If there is no
458 cleanup needed then just return directly.
459
460 Choose label names which say what the goto does or why the goto exists.  An
461 example of a good name could be ``out_free_buffer:`` if the goto frees ``buffer``.
462 Avoid using GW-BASIC names like ``err1:`` and ``err2:``, as you would have to
463 renumber them if you ever add or remove exit paths, and they make correctness
464 difficult to verify anyway.
465
466 The rationale for using gotos is:
467
468 - unconditional statements are easier to understand and follow
469 - nesting is reduced
470 - errors by not updating individual exit points when making
471   modifications are prevented
472 - saves the compiler work to optimize redundant code away ;)
473
474 .. code-block:: c
475
476         int fun(int a)
477         {
478                 int result = 0;
479                 char *buffer;
480
481                 buffer = kmalloc(SIZE, GFP_KERNEL);
482                 if (!buffer)
483                         return -ENOMEM;
484
485                 if (condition1) {
486                         while (loop1) {
487                                 ...
488                         }
489                         result = 1;
490                         goto out_free_buffer;
491                 }
492                 ...
493         out_free_buffer:
494                 kfree(buffer);
495                 return result;
496         }
497
498 A common type of bug to be aware of is ``one err bugs`` which look like this:
499
500 .. code-block:: c
501
502         err:
503                 kfree(foo->bar);
504                 kfree(foo);
505                 return ret;
506
507 The bug in this code is that on some exit paths ``foo`` is NULL.  Normally the
508 fix for this is to split it up into two error labels ``err_free_bar:`` and
509 ``err_free_foo:``:
510
511 .. code-block:: c
512
513          err_free_bar:
514                 kfree(foo->bar);
515          err_free_foo:
516                 kfree(foo);
517                 return ret;
518
519 Ideally you should simulate errors to test all exit paths.
520
521
522 8) Commenting
523 -------------
524
525 Comments are good, but there is also a danger of over-commenting.  NEVER
526 try to explain HOW your code works in a comment: it's much better to
527 write the code so that the **working** is obvious, and it's a waste of
528 time to explain badly written code.
529
530 Generally, you want your comments to tell WHAT your code does, not HOW.
531 Also, try to avoid putting comments inside a function body: if the
532 function is so complex that you need to separately comment parts of it,
533 you should probably go back to chapter 6 for a while.  You can make
534 small comments to note or warn about something particularly clever (or
535 ugly), but try to avoid excess.  Instead, put the comments at the head
536 of the function, telling people what it does, and possibly WHY it does
537 it.
538
539 When commenting the kernel API functions, please use the kernel-doc format.
540 See the files at :ref:`Documentation/doc-guide/ <doc_guide>` and
541 ``scripts/kernel-doc`` for details.
542
543 The preferred style for long (multi-line) comments is:
544
545 .. code-block:: c
546
547         /*
548          * This is the preferred style for multi-line
549          * comments in the Linux kernel source code.
550          * Please use it consistently.
551          *
552          * Description:  A column of asterisks on the left side,
553          * with beginning and ending almost-blank lines.
554          */
555
556 For files in net/ and drivers/net/ the preferred style for long (multi-line)
557 comments is a little different.
558
559 .. code-block:: c
560
561         /* The preferred comment style for files in net/ and drivers/net
562          * looks like this.
563          *
564          * It is nearly the same as the generally preferred comment style,
565          * but there is no initial almost-blank line.
566          */
567
568 It's also important to comment data, whether they are basic types or derived
569 types.  To this end, use just one data declaration per line (no commas for
570 multiple data declarations).  This leaves you room for a small comment on each
571 item, explaining its use.
572
573
574 9) You've made a mess of it
575 ---------------------------
576
577 That's OK, we all do.  You've probably been told by your long-time Unix
578 user helper that ``GNU emacs`` automatically formats the C sources for
579 you, and you've noticed that yes, it does do that, but the defaults it
580 uses are less than desirable (in fact, they are worse than random
581 typing - an infinite number of monkeys typing into GNU emacs would never
582 make a good program).
583
584 So, you can either get rid of GNU emacs, or change it to use saner
585 values.  To do the latter, you can stick the following in your .emacs file:
586
587 .. code-block:: none
588
589   (defun c-lineup-arglist-tabs-only (ignored)
590     "Line up argument lists by tabs, not spaces"
591     (let* ((anchor (c-langelem-pos c-syntactic-element))
592            (column (c-langelem-2nd-pos c-syntactic-element))
593            (offset (- (1+ column) anchor))
594            (steps (floor offset c-basic-offset)))
595       (* (max steps 1)
596          c-basic-offset)))
597
598   (dir-locals-set-class-variables
599    'linux-kernel
600    '((c-mode . (
601           (c-basic-offset . 8)
602           (c-label-minimum-indentation . 0)
603           (c-offsets-alist . (
604                   (arglist-close         . c-lineup-arglist-tabs-only)
605                   (arglist-cont-nonempty .
606                       (c-lineup-gcc-asm-reg c-lineup-arglist-tabs-only))
607                   (arglist-intro         . +)
608                   (brace-list-intro      . +)
609                   (c                     . c-lineup-C-comments)
610                   (case-label            . 0)
611                   (comment-intro         . c-lineup-comment)
612                   (cpp-define-intro      . +)
613                   (cpp-macro             . -1000)
614                   (cpp-macro-cont        . +)
615                   (defun-block-intro     . +)
616                   (else-clause           . 0)
617                   (func-decl-cont        . +)
618                   (inclass               . +)
619                   (inher-cont            . c-lineup-multi-inher)
620                   (knr-argdecl-intro     . 0)
621                   (label                 . -1000)
622                   (statement             . 0)
623                   (statement-block-intro . +)
624                   (statement-case-intro  . +)
625                   (statement-cont        . +)
626                   (substatement          . +)
627                   ))
628           (indent-tabs-mode . t)
629           (show-trailing-whitespace . t)
630           ))))
631
632   (dir-locals-set-directory-class
633    (expand-file-name "~/src/linux-trees")
634    'linux-kernel)
635
636 This will make emacs go better with the kernel coding style for C
637 files below ``~/src/linux-trees``.
638
639 But even if you fail in getting emacs to do sane formatting, not
640 everything is lost: use ``indent``.
641
642 Now, again, GNU indent has the same brain-dead settings that GNU emacs
643 has, which is why you need to give it a few command line options.
644 However, that's not too bad, because even the makers of GNU indent
645 recognize the authority of K&R (the GNU people aren't evil, they are
646 just severely misguided in this matter), so you just give indent the
647 options ``-kr -i8`` (stands for ``K&R, 8 character indents``), or use
648 ``scripts/Lindent``, which indents in the latest style.
649
650 ``indent`` has a lot of options, and especially when it comes to comment
651 re-formatting you may want to take a look at the man page.  But
652 remember: ``indent`` is not a fix for bad programming.
653
654 Note that you can also use the ``clang-format`` tool to help you with
655 these rules, to quickly re-format parts of your code automatically,
656 and to review full files in order to spot coding style mistakes,
657 typos and possible improvements. It is also handy for sorting ``#includes``,
658 for aligning variables/macros, for reflowing text and other similar tasks.
659 See the file :ref:`Documentation/process/clang-format.rst <clangformat>`
660 for more details.
661
662
663 10) Kconfig configuration files
664 -------------------------------
665
666 For all of the Kconfig* configuration files throughout the source tree,
667 the indentation is somewhat different.  Lines under a ``config`` definition
668 are indented with one tab, while help text is indented an additional two
669 spaces.  Example::
670
671   config AUDIT
672         bool "Auditing support"
673         depends on NET
674         help
675           Enable auditing infrastructure that can be used with another
676           kernel subsystem, such as SELinux (which requires this for
677           logging of avc messages output).  Does not do system-call
678           auditing without CONFIG_AUDITSYSCALL.
679
680 Seriously dangerous features (such as write support for certain
681 filesystems) should advertise this prominently in their prompt string::
682
683   config ADFS_FS_RW
684         bool "ADFS write support (DANGEROUS)"
685         depends on ADFS_FS
686         ...
687
688 For full documentation on the configuration files, see the file
689 Documentation/kbuild/kconfig-language.rst.
690
691
692 11) Data structures
693 -------------------
694
695 Data structures that have visibility outside the single-threaded
696 environment they are created and destroyed in should always have
697 reference counts.  In the kernel, garbage collection doesn't exist (and
698 outside the kernel garbage collection is slow and inefficient), which
699 means that you absolutely **have** to reference count all your uses.
700
701 Reference counting means that you can avoid locking, and allows multiple
702 users to have access to the data structure in parallel - and not having
703 to worry about the structure suddenly going away from under them just
704 because they slept or did something else for a while.
705
706 Note that locking is **not** a replacement for reference counting.
707 Locking is used to keep data structures coherent, while reference
708 counting is a memory management technique.  Usually both are needed, and
709 they are not to be confused with each other.
710
711 Many data structures can indeed have two levels of reference counting,
712 when there are users of different ``classes``.  The subclass count counts
713 the number of subclass users, and decrements the global count just once
714 when the subclass count goes to zero.
715
716 Examples of this kind of ``multi-level-reference-counting`` can be found in
717 memory management (``struct mm_struct``: mm_users and mm_count), and in
718 filesystem code (``struct super_block``: s_count and s_active).
719
720 Remember: if another thread can find your data structure, and you don't
721 have a reference count on it, you almost certainly have a bug.
722
723
724 12) Macros, Enums and RTL
725 -------------------------
726
727 Names of macros defining constants and labels in enums are capitalized.
728
729 .. code-block:: c
730
731         #define CONSTANT 0x12345
732
733 Enums are preferred when defining several related constants.
734
735 CAPITALIZED macro names are appreciated but macros resembling functions
736 may be named in lower case.
737
738 Generally, inline functions are preferable to macros resembling functions.
739
740 Macros with multiple statements should be enclosed in a do - while block:
741
742 .. code-block:: c
743
744         #define macrofun(a, b, c)                       \
745                 do {                                    \
746                         if (a == 5)                     \
747                                 do_this(b, c);          \
748                 } while (0)
749
750 Things to avoid when using macros:
751
752 1) macros that affect control flow:
753
754 .. code-block:: c
755
756         #define FOO(x)                                  \
757                 do {                                    \
758                         if (blah(x) < 0)                \
759                                 return -EBUGGERED;      \
760                 } while (0)
761
762 is a **very** bad idea.  It looks like a function call but exits the ``calling``
763 function; don't break the internal parsers of those who will read the code.
764
765 2) macros that depend on having a local variable with a magic name:
766
767 .. code-block:: c
768
769         #define FOO(val) bar(index, val)
770
771 might look like a good thing, but it's confusing as hell when one reads the
772 code and it's prone to breakage from seemingly innocent changes.
773
774 3) macros with arguments that are used as l-values: FOO(x) = y; will
775 bite you if somebody e.g. turns FOO into an inline function.
776
777 4) forgetting about precedence: macros defining constants using expressions
778 must enclose the expression in parentheses. Beware of similar issues with
779 macros using parameters.
780
781 .. code-block:: c
782
783         #define CONSTANT 0x4000
784         #define CONSTEXP (CONSTANT | 3)
785
786 5) namespace collisions when defining local variables in macros resembling
787 functions:
788
789 .. code-block:: c
790
791         #define FOO(x)                          \
792         ({                                      \
793                 typeof(x) ret;                  \
794                 ret = calc_ret(x);              \
795                 (ret);                          \
796         })
797
798 ret is a common name for a local variable - __foo_ret is less likely
799 to collide with an existing variable.
800
801 The cpp manual deals with macros exhaustively. The gcc internals manual also
802 covers RTL which is used frequently with assembly language in the kernel.
803
804
805 13) Printing kernel messages
806 ----------------------------
807
808 Kernel developers like to be seen as literate. Do mind the spelling
809 of kernel messages to make a good impression. Do not use crippled
810 words like ``dont``; use ``do not`` or ``don't`` instead.  Make the messages
811 concise, clear, and unambiguous.
812
813 Kernel messages do not have to be terminated with a period.
814
815 Printing numbers in parentheses (%d) adds no value and should be avoided.
816
817 There are a number of driver model diagnostic macros in <linux/device.h>
818 which you should use to make sure messages are matched to the right device
819 and driver, and are tagged with the right level:  dev_err(), dev_warn(),
820 dev_info(), and so forth.  For messages that aren't associated with a
821 particular device, <linux/printk.h> defines pr_notice(), pr_info(),
822 pr_warn(), pr_err(), etc.
823
824 Coming up with good debugging messages can be quite a challenge; and once
825 you have them, they can be a huge help for remote troubleshooting.  However
826 debug message printing is handled differently than printing other non-debug
827 messages.  While the other pr_XXX() functions print unconditionally,
828 pr_debug() does not; it is compiled out by default, unless either DEBUG is
829 defined or CONFIG_DYNAMIC_DEBUG is set.  That is true for dev_dbg() also,
830 and a related convention uses VERBOSE_DEBUG to add dev_vdbg() messages to
831 the ones already enabled by DEBUG.
832
833 Many subsystems have Kconfig debug options to turn on -DDEBUG in the
834 corresponding Makefile; in other cases specific files #define DEBUG.  And
835 when a debug message should be unconditionally printed, such as if it is
836 already inside a debug-related #ifdef section, printk(KERN_DEBUG ...) can be
837 used.
838
839
840 14) Allocating memory
841 ---------------------
842
843 The kernel provides the following general purpose memory allocators:
844 kmalloc(), kzalloc(), kmalloc_array(), kcalloc(), vmalloc(), and
845 vzalloc().  Please refer to the API documentation for further information
846 about them.  :ref:`Documentation/core-api/memory-allocation.rst
847 <memory_allocation>`
848
849 The preferred form for passing a size of a struct is the following:
850
851 .. code-block:: c
852
853         p = kmalloc(sizeof(*p), ...);
854
855 The alternative form where struct name is spelled out hurts readability and
856 introduces an opportunity for a bug when the pointer variable type is changed
857 but the corresponding sizeof that is passed to a memory allocator is not.
858
859 Casting the return value which is a void pointer is redundant. The conversion
860 from void pointer to any other pointer type is guaranteed by the C programming
861 language.
862
863 The preferred form for allocating an array is the following:
864
865 .. code-block:: c
866
867         p = kmalloc_array(n, sizeof(...), ...);
868
869 The preferred form for allocating a zeroed array is the following:
870
871 .. code-block:: c
872
873         p = kcalloc(n, sizeof(...), ...);
874
875 Both forms check for overflow on the allocation size n * sizeof(...),
876 and return NULL if that occurred.
877
878 These generic allocation functions all emit a stack dump on failure when used
879 without __GFP_NOWARN so there is no use in emitting an additional failure
880 message when NULL is returned.
881
882 15) The inline disease
883 ----------------------
884
885 There appears to be a common misperception that gcc has a magic "make me
886 faster" speedup option called ``inline``. While the use of inlines can be
887 appropriate (for example as a means of replacing macros, see Chapter 12), it
888 very often is not. Abundant use of the inline keyword leads to a much bigger
889 kernel, which in turn slows the system as a whole down, due to a bigger
890 icache footprint for the CPU and simply because there is less memory
891 available for the pagecache. Just think about it; a pagecache miss causes a
892 disk seek, which easily takes 5 milliseconds. There are a LOT of cpu cycles
893 that can go into these 5 milliseconds.
894
895 A reasonable rule of thumb is to not put inline at functions that have more
896 than 3 lines of code in them. An exception to this rule are the cases where
897 a parameter is known to be a compiletime constant, and as a result of this
898 constantness you *know* the compiler will be able to optimize most of your
899 function away at compile time. For a good example of this later case, see
900 the kmalloc() inline function.
901
902 Often people argue that adding inline to functions that are static and used
903 only once is always a win since there is no space tradeoff. While this is
904 technically correct, gcc is capable of inlining these automatically without
905 help, and the maintenance issue of removing the inline when a second user
906 appears outweighs the potential value of the hint that tells gcc to do
907 something it would have done anyway.
908
909
910 16) Function return values and names
911 ------------------------------------
912
913 Functions can return values of many different kinds, and one of the
914 most common is a value indicating whether the function succeeded or
915 failed.  Such a value can be represented as an error-code integer
916 (-Exxx = failure, 0 = success) or a ``succeeded`` boolean (0 = failure,
917 non-zero = success).
918
919 Mixing up these two sorts of representations is a fertile source of
920 difficult-to-find bugs.  If the C language included a strong distinction
921 between integers and booleans then the compiler would find these mistakes
922 for us... but it doesn't.  To help prevent such bugs, always follow this
923 convention::
924
925         If the name of a function is an action or an imperative command,
926         the function should return an error-code integer.  If the name
927         is a predicate, the function should return a "succeeded" boolean.
928
929 For example, ``add work`` is a command, and the add_work() function returns 0
930 for success or -EBUSY for failure.  In the same way, ``PCI device present`` is
931 a predicate, and the pci_dev_present() function returns 1 if it succeeds in
932 finding a matching device or 0 if it doesn't.
933
934 All EXPORTed functions must respect this convention, and so should all
935 public functions.  Private (static) functions need not, but it is
936 recommended that they do.
937
938 Functions whose return value is the actual result of a computation, rather
939 than an indication of whether the computation succeeded, are not subject to
940 this rule.  Generally they indicate failure by returning some out-of-range
941 result.  Typical examples would be functions that return pointers; they use
942 NULL or the ERR_PTR mechanism to report failure.
943
944
945 17) Using bool
946 --------------
947
948 The Linux kernel bool type is an alias for the C99 _Bool type. bool values can
949 only evaluate to 0 or 1, and implicit or explicit conversion to bool
950 automatically converts the value to true or false. When using bool types the
951 !! construction is not needed, which eliminates a class of bugs.
952
953 When working with bool values the true and false definitions should be used
954 instead of 1 and 0.
955
956 bool function return types and stack variables are always fine to use whenever
957 appropriate. Use of bool is encouraged to improve readability and is often a
958 better option than 'int' for storing boolean values.
959
960 Do not use bool if cache line layout or size of the value matters, as its size
961 and alignment varies based on the compiled architecture. Structures that are
962 optimized for alignment and size should not use bool.
963
964 If a structure has many true/false values, consider consolidating them into a
965 bitfield with 1 bit members, or using an appropriate fixed width type, such as
966 u8.
967
968 Similarly for function arguments, many true/false values can be consolidated
969 into a single bitwise 'flags' argument and 'flags' can often be a more
970 readable alternative if the call-sites have naked true/false constants.
971
972 Otherwise limited use of bool in structures and arguments can improve
973 readability.
974
975 18) Don't re-invent the kernel macros
976 -------------------------------------
977
978 The header file include/linux/kernel.h contains a number of macros that
979 you should use, rather than explicitly coding some variant of them yourself.
980 For example, if you need to calculate the length of an array, take advantage
981 of the macro
982
983 .. code-block:: c
984
985         #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
986
987 Similarly, if you need to calculate the size of some structure member, use
988
989 .. code-block:: c
990
991         #define FIELD_SIZEOF(t, f) (sizeof(((t*)0)->f))
992
993 There are also min() and max() macros that do strict type checking if you
994 need them.  Feel free to peruse that header file to see what else is already
995 defined that you shouldn't reproduce in your code.
996
997
998 19) Editor modelines and other cruft
999 ------------------------------------
1000
1001 Some editors can interpret configuration information embedded in source files,
1002 indicated with special markers.  For example, emacs interprets lines marked
1003 like this:
1004
1005 .. code-block:: c
1006
1007         -*- mode: c -*-
1008
1009 Or like this:
1010
1011 .. code-block:: c
1012
1013         /*
1014         Local Variables:
1015         compile-command: "gcc -DMAGIC_DEBUG_FLAG foo.c"
1016         End:
1017         */
1018
1019 Vim interprets markers that look like this:
1020
1021 .. code-block:: c
1022
1023         /* vim:set sw=8 noet */
1024
1025 Do not include any of these in source files.  People have their own personal
1026 editor configurations, and your source files should not override them.  This
1027 includes markers for indentation and mode configuration.  People may use their
1028 own custom mode, or may have some other magic method for making indentation
1029 work correctly.
1030
1031
1032 20) Inline assembly
1033 -------------------
1034
1035 In architecture-specific code, you may need to use inline assembly to interface
1036 with CPU or platform functionality.  Don't hesitate to do so when necessary.
1037 However, don't use inline assembly gratuitously when C can do the job.  You can
1038 and should poke hardware from C when possible.
1039
1040 Consider writing simple helper functions that wrap common bits of inline
1041 assembly, rather than repeatedly writing them with slight variations.  Remember
1042 that inline assembly can use C parameters.
1043
1044 Large, non-trivial assembly functions should go in .S files, with corresponding
1045 C prototypes defined in C header files.  The C prototypes for assembly
1046 functions should use ``asmlinkage``.
1047
1048 You may need to mark your asm statement as volatile, to prevent GCC from
1049 removing it if GCC doesn't notice any side effects.  You don't always need to
1050 do so, though, and doing so unnecessarily can limit optimization.
1051
1052 When writing a single inline assembly statement containing multiple
1053 instructions, put each instruction on a separate line in a separate quoted
1054 string, and end each string except the last with ``\n\t`` to properly indent
1055 the next instruction in the assembly output:
1056
1057 .. code-block:: c
1058
1059         asm ("magic %reg1, #42\n\t"
1060              "more_magic %reg2, %reg3"
1061              : /* outputs */ : /* inputs */ : /* clobbers */);
1062
1063
1064 21) Conditional Compilation
1065 ---------------------------
1066
1067 Wherever possible, don't use preprocessor conditionals (#if, #ifdef) in .c
1068 files; doing so makes code harder to read and logic harder to follow.  Instead,
1069 use such conditionals in a header file defining functions for use in those .c
1070 files, providing no-op stub versions in the #else case, and then call those
1071 functions unconditionally from .c files.  The compiler will avoid generating
1072 any code for the stub calls, producing identical results, but the logic will
1073 remain easy to follow.
1074
1075 Prefer to compile out entire functions, rather than portions of functions or
1076 portions of expressions.  Rather than putting an ifdef in an expression, factor
1077 out part or all of the expression into a separate helper function and apply the
1078 conditional to that function.
1079
1080 If you have a function or variable which may potentially go unused in a
1081 particular configuration, and the compiler would warn about its definition
1082 going unused, mark the definition as __maybe_unused rather than wrapping it in
1083 a preprocessor conditional.  (However, if a function or variable *always* goes
1084 unused, delete it.)
1085
1086 Within code, where possible, use the IS_ENABLED macro to convert a Kconfig
1087 symbol into a C boolean expression, and use it in a normal C conditional:
1088
1089 .. code-block:: c
1090
1091         if (IS_ENABLED(CONFIG_SOMETHING)) {
1092                 ...
1093         }
1094
1095 The compiler will constant-fold the conditional away, and include or exclude
1096 the block of code just as with an #ifdef, so this will not add any runtime
1097 overhead.  However, this approach still allows the C compiler to see the code
1098 inside the block, and check it for correctness (syntax, types, symbol
1099 references, etc).  Thus, you still have to use an #ifdef if the code inside the
1100 block references symbols that will not exist if the condition is not met.
1101
1102 At the end of any non-trivial #if or #ifdef block (more than a few lines),
1103 place a comment after the #endif on the same line, noting the conditional
1104 expression used.  For instance:
1105
1106 .. code-block:: c
1107
1108         #ifdef CONFIG_SOMETHING
1109         ...
1110         #endif /* CONFIG_SOMETHING */
1111
1112
1113 Appendix I) References
1114 ----------------------
1115
1116 The C Programming Language, Second Edition
1117 by Brian W. Kernighan and Dennis M. Ritchie.
1118 Prentice Hall, Inc., 1988.
1119 ISBN 0-13-110362-8 (paperback), 0-13-110370-9 (hardback).
1120
1121 The Practice of Programming
1122 by Brian W. Kernighan and Rob Pike.
1123 Addison-Wesley, Inc., 1999.
1124 ISBN 0-201-61586-X.
1125
1126 GNU manuals - where in compliance with K&R and this text - for cpp, gcc,
1127 gcc internals and indent, all available from http://www.gnu.org/manual/
1128
1129 WG14 is the international standardization working group for the programming
1130 language C, URL: http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/
1131
1132 Kernel :ref:`process/coding-style.rst <codingstyle>`, by greg@kroah.com at OLS 2002:
1133 http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2002_kernel_codingstyle_talk/html/