Merge branch 'driver-api' into doc/4.9
[cascardo/linux.git] / Documentation / kernel-documentation.rst
1 ==========================
2 Linux Kernel Documentation
3 ==========================
4
5 Introduction
6 ============
7
8 The Linux kernel uses `Sphinx`_ to generate pretty documentation from
9 `reStructuredText`_ files under ``Documentation``. To build the documentation in
10 HTML or PDF formats, use ``make htmldocs`` or ``make pdfdocs``. The generated
11 documentation is placed in ``Documentation/output``.
12
13 .. _Sphinx: http://www.sphinx-doc.org/
14 .. _reStructuredText: http://docutils.sourceforge.net/rst.html
15
16 The reStructuredText files may contain directives to include structured
17 documentation comments, or kernel-doc comments, from source files. Usually these
18 are used to describe the functions and types and design of the code. The
19 kernel-doc comments have some special structure and formatting, but beyond that
20 they are also treated as reStructuredText.
21
22 There is also the deprecated DocBook toolchain to generate documentation from
23 DocBook XML template files under ``Documentation/DocBook``. The DocBook files
24 are to be converted to reStructuredText, and the toolchain is slated to be
25 removed.
26
27 Finally, there are thousands of plain text documentation files scattered around
28 ``Documentation``. Some of these will likely be converted to reStructuredText
29 over time, but the bulk of them will remain in plain text.
30
31 Sphinx Build
32 ============
33
34 The usual way to generate the documentation is to run ``make htmldocs`` or
35 ``make pdfdocs``. There are also other formats available, see the documentation
36 section of ``make help``. The generated documentation is placed in
37 format-specific subdirectories under ``Documentation/output``.
38
39 To generate documentation, Sphinx (``sphinx-build``) must obviously be
40 installed. For prettier HTML output, the Read the Docs Sphinx theme
41 (``sphinx_rtd_theme``) is used if available. For PDF output, ``rst2pdf`` is also
42 needed. All of these are widely available and packaged in distributions.
43
44 To pass extra options to Sphinx, you can use the ``SPHINXOPTS`` make
45 variable. For example, use ``make SPHINXOPTS=-v htmldocs`` to get more verbose
46 output.
47
48 To remove the generated documentation, run ``make cleandocs``.
49
50 Writing Documentation
51 =====================
52
53 Adding new documentation can be as simple as:
54
55 1. Add a new ``.rst`` file somewhere under ``Documentation``.
56 2. Refer to it from the Sphinx main `TOC tree`_ in ``Documentation/index.rst``.
57
58 .. _TOC tree: http://www.sphinx-doc.org/en/stable/markup/toctree.html
59
60 This is usually good enough for simple documentation (like the one you're
61 reading right now), but for larger documents it may be advisable to create a
62 subdirectory (or use an existing one). For example, the graphics subsystem
63 documentation is under ``Documentation/gpu``, split to several ``.rst`` files,
64 and has a separate ``index.rst`` (with a ``toctree`` of its own) referenced from
65 the main index.
66
67 See the documentation for `Sphinx`_ and `reStructuredText`_ on what you can do
68 with them. In particular, the Sphinx `reStructuredText Primer`_ is a good place
69 to get started with reStructuredText. There are also some `Sphinx specific
70 markup constructs`_.
71
72 .. _reStructuredText Primer: http://www.sphinx-doc.org/en/stable/rest.html
73 .. _Sphinx specific markup constructs: http://www.sphinx-doc.org/en/stable/markup/index.html
74
75 Specific guidelines for the kernel documentation
76 ------------------------------------------------
77
78 Here are some specific guidelines for the kernel documentation:
79
80 * Please don't go overboard with reStructuredText markup. Keep it simple.
81
82 * Please stick to this order of heading adornments:
83
84   1. ``=`` with overline for document title::
85
86        ==============
87        Document title
88        ==============
89
90   2. ``=`` for chapters::
91
92        Chapters
93        ========
94
95   3. ``-`` for sections::
96
97        Section
98        -------
99
100   4. ``~`` for subsections::
101
102        Subsection
103        ~~~~~~~~~~
104
105   Although RST doesn't mandate a specific order ("Rather than imposing a fixed
106   number and order of section title adornment styles, the order enforced will be
107   the order as encountered."), having the higher levels the same overall makes
108   it easier to follow the documents.
109
110
111 the C domain
112 ------------
113
114 The `Sphinx C Domain`_ (name c) is suited for documentation of C API. E.g. a
115 function prototype:
116
117 .. code-block:: rst
118
119     .. c:function:: int ioctl( int fd, int request )
120
121 The C domain of the kernel-doc has some additional features. E.g. you can
122 *rename* the reference name of a function with a common name like ``open`` or
123 ``ioctl``:
124
125 .. code-block:: rst
126
127      .. c:function:: int ioctl( int fd, int request )
128         :name: VIDIOC_LOG_STATUS
129
130 The func-name (e.g. ioctl) remains in the output but the ref-name changed from
131 ``ioctl`` to ``VIDIOC_LOG_STATUS``. The index entry for this function is also
132 changed to ``VIDIOC_LOG_STATUS`` and the function can now referenced by:
133
134 .. code-block:: rst
135
136      :c:func:`VIDIOC_LOG_STATUS`
137
138
139 list tables
140 -----------
141
142 We recommend the use of *list table* formats. The *list table* formats are
143 double-stage lists. Compared to the ASCII-art they might not be as
144 comfortable for 
145 readers of the text files. Their advantage is that they are easy to
146 create or modify and that the diff of a modification is much more meaningful,
147 because it is limited to the modified content.
148
149 The ``flat-table`` is a double-stage list similar to the ``list-table`` with
150 some additional features:
151
152 * column-span: with the role ``cspan`` a cell can be extended through
153   additional columns
154
155 * row-span: with the role ``rspan`` a cell can be extended through
156   additional rows
157
158 * auto span rightmost cell of a table row over the missing cells on the right
159   side of that table-row.  With Option ``:fill-cells:`` this behavior can
160   changed from *auto span* to *auto fill*, which automatically inserts (empty)
161   cells instead of spanning the last cell.
162
163 options:
164
165 * ``:header-rows:``   [int] count of header rows
166 * ``:stub-columns:``  [int] count of stub columns
167 * ``:widths:``        [[int] [int] ... ] widths of columns
168 * ``:fill-cells:``    instead of auto-spanning missing cells, insert missing cells
169
170 roles:
171
172 * ``:cspan:`` [int] additional columns (*morecols*)
173 * ``:rspan:`` [int] additional rows (*morerows*)
174
175 The example below shows how to use this markup.  The first level of the staged
176 list is the *table-row*. In the *table-row* there is only one markup allowed,
177 the list of the cells in this *table-row*. Exceptions are *comments* ( ``..`` )
178 and *targets* (e.g. a ref to ``:ref:`last row <last row>``` / :ref:`last row
179 <last row>`).
180
181 .. code-block:: rst
182
183    .. flat-table:: table title
184       :widths: 2 1 1 3
185
186       * - head col 1
187         - head col 2
188         - head col 3
189         - head col 4
190
191       * - column 1
192         - field 1.1
193         - field 1.2 with autospan
194
195       * - column 2
196         - field 2.1
197         - :rspan:`1` :cspan:`1` field 2.2 - 3.3
198
199       * .. _`last row`:
200
201         - column 3
202
203 Rendered as:
204
205    .. flat-table:: table title
206       :widths: 2 1 1 3
207
208       * - head col 1
209         - head col 2
210         - head col 3
211         - head col 4
212
213       * - column 1
214         - field 1.1
215         - field 1.2 with autospan
216
217       * - column 2
218         - field 2.1
219         - :rspan:`1` :cspan:`1` field 2.2 - 3.3
220
221       * .. _`last row`:
222
223         - column 3
224
225
226 Including kernel-doc comments
227 =============================
228
229 The Linux kernel source files may contain structured documentation comments, or
230 kernel-doc comments to describe the functions and types and design of the
231 code. The documentation comments may be included to any of the reStructuredText
232 documents using a dedicated kernel-doc Sphinx directive extension.
233
234 The kernel-doc directive is of the format::
235
236   .. kernel-doc:: source
237      :option:
238
239 The *source* is the path to a source file, relative to the kernel source
240 tree. The following directive options are supported:
241
242 export: *[source-pattern ...]*
243   Include documentation for all functions in *source* that have been exported
244   using ``EXPORT_SYMBOL`` or ``EXPORT_SYMBOL_GPL`` either in *source* or in any
245   of the files specified by *source-pattern*.
246
247   The *source-pattern* is useful when the kernel-doc comments have been placed
248   in header files, while ``EXPORT_SYMBOL`` and ``EXPORT_SYMBOL_GPL`` are next to
249   the function definitions.
250
251   Examples::
252
253     .. kernel-doc:: lib/bitmap.c
254        :export:
255
256     .. kernel-doc:: include/net/mac80211.h
257        :export: net/mac80211/*.c
258
259 internal: *[source-pattern ...]*
260   Include documentation for all functions and types in *source* that have
261   **not** been exported using ``EXPORT_SYMBOL`` or ``EXPORT_SYMBOL_GPL`` either
262   in *source* or in any of the files specified by *source-pattern*.
263
264   Example::
265
266     .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/i915/intel_audio.c
267        :internal:
268
269 doc: *title*
270   Include documentation for the ``DOC:`` paragraph identified by *title* in
271   *source*. Spaces are allowed in *title*; do not quote the *title*. The *title*
272   is only used as an identifier for the paragraph, and is not included in the
273   output. Please make sure to have an appropriate heading in the enclosing
274   reStructuredText document.
275
276   Example::
277
278     .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/i915/intel_audio.c
279        :doc: High Definition Audio over HDMI and Display Port
280
281 functions: *function* *[...]*
282   Include documentation for each *function* in *source*.
283
284   Example::
285
286     .. kernel-doc:: lib/bitmap.c
287        :functions: bitmap_parselist bitmap_parselist_user
288
289 Without options, the kernel-doc directive includes all documentation comments
290 from the source file.
291
292 The kernel-doc extension is included in the kernel source tree, at
293 ``Documentation/sphinx/kernel-doc.py``. Internally, it uses the
294 ``scripts/kernel-doc`` script to extract the documentation comments from the
295 source.
296
297 Writing kernel-doc comments
298 ===========================
299
300 In order to provide embedded, "C" friendly, easy to maintain, but consistent and
301 extractable overview, function and type documentation, the Linux kernel has
302 adopted a consistent style for documentation comments. The format for this
303 documentation is called the kernel-doc format, described below. This style
304 embeds the documentation within the source files, using a few simple conventions
305 for adding documentation paragraphs and documenting functions and their
306 parameters, structures and unions and their members, enumerations, and typedefs.
307
308 .. note:: The kernel-doc format is deceptively similar to gtk-doc or Doxygen,
309    yet distinctively different, for historical reasons. The kernel source
310    contains tens of thousands of kernel-doc comments. Please stick to the style
311    described here.
312
313 The ``scripts/kernel-doc`` script is used by the Sphinx kernel-doc extension in
314 the documentation build to extract this embedded documentation into the various
315 HTML, PDF, and other format documents.
316
317 In order to provide good documentation of kernel functions and data structures,
318 please use the following conventions to format your kernel-doc comments in the
319 Linux kernel source.
320
321 How to format kernel-doc comments
322 ---------------------------------
323
324 The opening comment mark ``/**`` is reserved for kernel-doc comments. Only
325 comments so marked will be considered by the ``kernel-doc`` tool. Use it only
326 for comment blocks that contain kernel-doc formatted comments. The usual ``*/``
327 should be used as the closing comment marker. The lines in between should be
328 prefixed by `` * `` (space star space).
329
330 The function and type kernel-doc comments should be placed just before the
331 function or type being described. The overview kernel-doc comments may be freely
332 placed at the top indentation level.
333
334 Example kernel-doc function comment::
335
336   /**
337    * foobar() - Brief description of foobar.
338    * @arg: Description of argument of foobar.
339    *
340    * Longer description of foobar.
341    *
342    * Return: Description of return value of foobar.
343    */
344   int foobar(int arg)
345
346 The format is similar for documentation for structures, enums, paragraphs,
347 etc. See the sections below for details.
348
349 The kernel-doc structure is extracted from the comments, and proper `Sphinx C
350 Domain`_ function and type descriptions with anchors are generated for them. The
351 descriptions are filtered for special kernel-doc highlights and
352 cross-references. See below for details.
353
354 .. _Sphinx C Domain: http://www.sphinx-doc.org/en/stable/domains.html
355
356 Highlights and cross-references
357 -------------------------------
358
359 The following special patterns are recognized in the kernel-doc comment
360 descriptive text and converted to proper reStructuredText markup and `Sphinx C
361 Domain`_ references.
362
363 .. attention:: The below are **only** recognized within kernel-doc comments,
364                **not** within normal reStructuredText documents.
365
366 ``funcname()``
367   Function reference.
368
369 ``@parameter``
370   Name of a function parameter. (No cross-referencing, just formatting.)
371
372 ``%CONST``
373   Name of a constant. (No cross-referencing, just formatting.)
374
375 ``$ENVVAR``
376   Name of an environment variable. (No cross-referencing, just formatting.)
377
378 ``&struct name``
379   Structure reference.
380
381 ``&enum name``
382   Enum reference.
383
384 ``&typedef name``
385   Typedef reference.
386
387 ``&struct_name->member`` or ``&struct_name.member``
388   Structure or union member reference. The cross-reference will be to the struct
389   or union definition, not the member directly.
390
391 ``&name``
392   A generic type reference. Prefer using the full reference described above
393   instead. This is mostly for legacy comments.
394
395 Cross-referencing from reStructuredText
396 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
397
398 .. highlight:: none
399
400 To cross-reference the functions and types defined in the kernel-doc comments
401 from reStructuredText documents, please use the `Sphinx C Domain`_
402 references. For example::
403
404   See function :c:func:`foo` and struct/union/enum/typedef :c:type:`bar`.
405
406 While the type reference works with just the type name, without the
407 struct/union/enum/typedef part in front, you may want to use::
408
409   See :c:type:`struct foo <foo>`.
410   See :c:type:`union bar <bar>`.
411   See :c:type:`enum baz <baz>`.
412   See :c:type:`typedef meh <meh>`.
413
414 This will produce prettier links, and is in line with how kernel-doc does the
415 cross-references.
416
417 For further details, please refer to the `Sphinx C Domain`_ documentation.
418
419 Function documentation
420 ----------------------
421
422 .. highlight:: c
423
424 The general format of a function and function-like macro kernel-doc comment is::
425
426   /**
427    * function_name() - Brief description of function.
428    * @arg1: Describe the first argument.
429    * @arg2: Describe the second argument.
430    *        One can provide multiple line descriptions
431    *        for arguments.
432    *
433    * A longer description, with more discussion of the function function_name()
434    * that might be useful to those using or modifying it. Begins with an
435    * empty comment line, and may include additional embedded empty
436    * comment lines.
437    *
438    * The longer description may have multiple paragraphs.
439    *
440    * Return: Describe the return value of foobar.
441    *
442    * The return value description can also have multiple paragraphs, and should
443    * be placed at the end of the comment block.
444    */
445
446 The brief description following the function name may span multiple lines, and
447 ends with an ``@argument:`` description, a blank comment line, or the end of the
448 comment block.
449
450 The kernel-doc function comments describe each parameter to the function, in
451 order, with the ``@argument:`` descriptions. The ``@argument:`` descriptions
452 must begin on the very next line following the opening brief function
453 description line, with no intervening blank comment lines. The ``@argument:``
454 descriptions may span multiple lines. The continuation lines may contain
455 indentation. If a function parameter is ``...`` (varargs), it should be listed
456 in kernel-doc notation as: ``@...:``.
457
458 The return value, if any, should be described in a dedicated section at the end
459 of the comment starting with "Return:".
460
461 Structure, union, and enumeration documentation
462 -----------------------------------------------
463
464 The general format of a struct, union, and enum kernel-doc comment is::
465
466   /**
467    * struct struct_name - Brief description.
468    * @member_name: Description of member member_name.
469    *
470    * Description of the structure.
471    */
472
473 Below, "struct" is used to mean structs, unions and enums, and "member" is used
474 to mean struct and union members as well as enumerations in an enum.
475
476 The brief description following the structure name may span multiple lines, and
477 ends with a ``@member:`` description, a blank comment line, or the end of the
478 comment block.
479
480 The kernel-doc data structure comments describe each member of the structure, in
481 order, with the ``@member:`` descriptions. The ``@member:`` descriptions must
482 begin on the very next line following the opening brief function description
483 line, with no intervening blank comment lines. The ``@member:`` descriptions may
484 span multiple lines. The continuation lines may contain indentation.
485
486 In-line member documentation comments
487 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
488
489 The structure members may also be documented in-line within the definition::
490
491   /**
492    * struct foo - Brief description.
493    * @foo: The Foo member.
494    */
495   struct foo {
496         int foo;
497         /**
498          * @bar: The Bar member.
499          */
500         int bar;
501         /**
502          * @baz: The Baz member.
503          *
504          * Here, the member description may contain several paragraphs.
505          */
506         int baz;
507   }
508
509 Private members
510 ~~~~~~~~~~~~~~~
511
512 Inside a struct description, you can use the "private:" and "public:" comment
513 tags. Structure fields that are inside a "private:" area are not listed in the
514 generated output documentation.  The "private:" and "public:" tags must begin
515 immediately following a ``/*`` comment marker.  They may optionally include
516 comments between the ``:`` and the ending ``*/`` marker.
517
518 Example::
519
520   /**
521    * struct my_struct - short description
522    * @a: first member
523    * @b: second member
524    *
525    * Longer description
526    */
527   struct my_struct {
528       int a;
529       int b;
530   /* private: internal use only */
531       int c;
532   };
533
534
535 Typedef documentation
536 ---------------------
537
538 The general format of a typedef kernel-doc comment is::
539
540   /**
541    * typedef type_name - Brief description.
542    *
543    * Description of the type.
544    */
545
546 Overview documentation comments
547 -------------------------------
548
549 To facilitate having source code and comments close together, you can include
550 kernel-doc documentation blocks that are free-form comments instead of being
551 kernel-doc for functions, structures, unions, enums, or typedefs. This could be
552 used for something like a theory of operation for a driver or library code, for
553 example.
554
555 This is done by using a ``DOC:`` section keyword with a section title.
556
557 The general format of an overview or high-level documentation comment is::
558
559   /**
560    * DOC: Theory of Operation
561    *
562    * The whizbang foobar is a dilly of a gizmo. It can do whatever you
563    * want it to do, at any time. It reads your mind. Here's how it works.
564    *
565    * foo bar splat
566    *
567    * The only drawback to this gizmo is that is can sometimes damage
568    * hardware, software, or its subject(s).
569    */
570
571 The title following ``DOC:`` acts as a heading within the source file, but also
572 as an identifier for extracting the documentation comment. Thus, the title must
573 be unique within the file.
574
575 Recommendations
576 ---------------
577
578 We definitely need kernel-doc formatted documentation for functions that are
579 exported to loadable modules using ``EXPORT_SYMBOL`` or ``EXPORT_SYMBOL_GPL``.
580
581 We also look to provide kernel-doc formatted documentation for functions
582 externally visible to other kernel files (not marked "static").
583
584 We also recommend providing kernel-doc formatted documentation for private (file
585 "static") routines, for consistency of kernel source code layout. But this is
586 lower priority and at the discretion of the MAINTAINER of that kernel source
587 file.
588
589 Data structures visible in kernel include files should also be documented using
590 kernel-doc formatted comments.
591
592 DocBook XML [DEPRECATED]
593 ========================
594
595 .. attention::
596
597    This section describes the deprecated DocBook XML toolchain. Please do not
598    create new DocBook XML template files. Please consider converting existing
599    DocBook XML templates files to Sphinx/reStructuredText.
600
601 Converting DocBook to Sphinx
602 ----------------------------
603
604 .. highlight:: none
605
606 Over time, we expect all of the documents under ``Documentation/DocBook`` to be
607 converted to Sphinx and reStructuredText. For most DocBook XML documents, a good
608 enough solution is to use the simple ``Documentation/sphinx/tmplcvt`` script,
609 which uses ``pandoc`` under the hood. For example::
610
611   $ cd Documentation/sphinx
612   $ ./tmplcvt ../DocBook/in.tmpl ../out.rst
613
614 Then edit the resulting rst files to fix any remaining issues, and add the
615 document in the ``toctree`` in ``Documentation/index.rst``.
616
617 Components of the kernel-doc system
618 -----------------------------------
619
620 Many places in the source tree have extractable documentation in the form of
621 block comments above functions. The components of this system are:
622
623 - ``scripts/kernel-doc``
624
625   This is a perl script that hunts for the block comments and can mark them up
626   directly into reStructuredText, DocBook, man, text, and HTML. (No, not
627   texinfo.)
628
629 - ``Documentation/DocBook/*.tmpl``
630
631   These are XML template files, which are normal XML files with special
632   place-holders for where the extracted documentation should go.
633
634 - ``scripts/docproc.c``
635
636   This is a program for converting XML template files into XML files. When a
637   file is referenced it is searched for symbols exported (EXPORT_SYMBOL), to be
638   able to distinguish between internal and external functions.
639
640   It invokes kernel-doc, giving it the list of functions that are to be
641   documented.
642
643   Additionally it is used to scan the XML template files to locate all the files
644   referenced herein. This is used to generate dependency information as used by
645   make.
646
647 - ``Makefile``
648
649   The targets 'xmldocs', 'psdocs', 'pdfdocs', and 'htmldocs' are used to build
650   DocBook XML files, PostScript files, PDF files, and html files in
651   Documentation/DocBook. The older target 'sgmldocs' is equivalent to 'xmldocs'.
652
653 - ``Documentation/DocBook/Makefile``
654
655   This is where C files are associated with SGML templates.
656
657 How to use kernel-doc comments in DocBook XML template files
658 ------------------------------------------------------------
659
660 DocBook XML template files (\*.tmpl) are like normal XML files, except that they
661 can contain escape sequences where extracted documentation should be inserted.
662
663 ``!E<filename>`` is replaced by the documentation, in ``<filename>``, for
664 functions that are exported using ``EXPORT_SYMBOL``: the function list is
665 collected from files listed in ``Documentation/DocBook/Makefile``.
666
667 ``!I<filename>`` is replaced by the documentation for functions that are **not**
668 exported using ``EXPORT_SYMBOL``.
669
670 ``!D<filename>`` is used to name additional files to search for functions
671 exported using ``EXPORT_SYMBOL``.
672
673 ``!F<filename> <function [functions...]>`` is replaced by the documentation, in
674 ``<filename>``, for the functions listed.
675
676 ``!P<filename> <section title>`` is replaced by the contents of the ``DOC:``
677 section titled ``<section title>`` from ``<filename>``. Spaces are allowed in
678 ``<section title>``; do not quote the ``<section title>``.
679
680 ``!C<filename>`` is replaced by nothing, but makes the tools check that all DOC:
681 sections and documented functions, symbols, etc. are used. This makes sense to
682 use when you use ``!F`` or ``!P`` only and want to verify that all documentation
683 is included.