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