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