OSDN Git Service

checkpatch/coding-style: deprecate 80-column warning
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / Documentation / process / coding-style.rst
1 .. _codingstyle:
2
3 Linux kernel coding style
4 =========================
5
6 This is a short document describing the preferred coding style for the
7 linux kernel.  Coding style is very personal, and I won't **force** my
8 views on anybody, but this is what goes for anything that I have to be
9 able to maintain, and I'd prefer it for most other things too.  Please
10 at least consider the points made here.
11
12 First off, I'd suggest printing out a copy of the GNU coding standards,
13 and NOT read it.  Burn them, it's a great symbolic gesture.
14
15 Anyway, here goes:
16
17
18 1) Indentation
19 --------------
20
21 Tabs are 8 characters, and thus indentations are also 8 characters.
22 There are heretic movements that try to make indentations 4 (or even 2!)
23 characters deep, and that is akin to trying to define the value of PI to
24 be 3.
25
26 Rationale: The whole idea behind indentation is to clearly define where
27 a block of control starts and ends.  Especially when you've been looking
28 at your screen for 20 straight hours, you'll find it a lot easier to see
29 how the indentation works if you have large indentations.
30
31 Now, some people will claim that having 8-character indentations makes
32 the code move too far to the right, and makes it hard to read on a
33 80-character terminal screen.  The answer to that is that if you need
34 more than 3 levels of indentation, you're screwed anyway, and should fix
35 your program.
36
37 In short, 8-char indents make things easier to read, and have the added
38 benefit of warning you when you're nesting your functions too deep.
39 Heed that warning.
40
41 The preferred way to ease multiple indentation levels in a switch statement is
42 to align the ``switch`` and its subordinate ``case`` labels in the same column
43 instead of ``double-indenting`` the ``case`` labels.  E.g.:
44
45 .. code-block:: c
46
47         switch (suffix) {
48         case 'G':
49         case 'g':
50                 mem <<= 30;
51                 break;
52         case 'M':
53         case 'm':
54                 mem <<= 20;
55                 break;
56         case 'K':
57         case 'k':
58                 mem <<= 10;
59                 fallthrough;
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 preferred limit on the length of a single line is 80 columns.
88
89 Statements longer than 80 columns should be broken into sensible chunks,
90 unless exceeding 80 columns significantly increases readability and does
91 not hide information.
92
93 Descendants are always substantially shorter than the parent and are
94 are placed substantially to the right.  A very commonly used style
95 is to align descendants to a function open parenthesis.
96
97 These same rules are applied to function headers with a long argument list.
98
99 However, never break user-visible strings such as printk messages because
100 that breaks the ability to grep for them.
101
102
103 3) Placing Braces and Spaces
104 ----------------------------
105
106 The other issue that always comes up in C styling is the placement of
107 braces.  Unlike the indent size, there are few technical reasons to
108 choose one placement strategy over the other, but the preferred way, as
109 shown to us by the prophets Kernighan and Ritchie, is to put the opening
110 brace last on the line, and put the closing brace first, thusly:
111
112 .. code-block:: c
113
114         if (x is true) {
115                 we do y
116         }
117
118 This applies to all non-function statement blocks (if, switch, for,
119 while, do).  E.g.:
120
121 .. code-block:: c
122
123         switch (action) {
124         case KOBJ_ADD:
125                 return "add";
126         case KOBJ_REMOVE:
127                 return "remove";
128         case KOBJ_CHANGE:
129                 return "change";
130         default:
131                 return NULL;
132         }
133
134 However, there is one special case, namely functions: they have the
135 opening brace at the beginning of the next line, thus:
136
137 .. code-block:: c
138
139         int function(int x)
140         {
141                 body of function
142         }
143
144 Heretic people all over the world have claimed that this inconsistency
145 is ...  well ...  inconsistent, but all right-thinking people know that
146 (a) K&R are **right** and (b) K&R are right.  Besides, functions are
147 special anyway (you can't nest them in C).
148
149 Note that the closing brace is empty on a line of its own, **except** in
150 the cases where it is followed by a continuation of the same statement,
151 ie a ``while`` in a do-statement or an ``else`` in an if-statement, like
152 this:
153
154 .. code-block:: c
155
156         do {
157                 body of do-loop
158         } while (condition);
159
160 and
161
162 .. code-block:: c
163
164         if (x == y) {
165                 ..
166         } else if (x > y) {
167                 ...
168         } else {
169                 ....
170         }
171
172 Rationale: K&R.
173
174 Also, note that this brace-placement also minimizes the number of empty
175 (or almost empty) lines, without any loss of readability.  Thus, as the
176 supply of new-lines on your screen is not a renewable resource (think
177 25-line terminal screens here), you have more empty lines to put
178 comments on.
179
180 Do not unnecessarily use braces where a single statement will do.
181
182 .. code-block:: c
183
184         if (condition)
185                 action();
186
187 and
188
189 .. code-block:: none
190
191         if (condition)
192                 do_this();
193         else
194                 do_that();
195
196 This does not apply if only one branch of a conditional statement is a single
197 statement; in the latter case use braces in both branches:
198
199 .. code-block:: c
200
201         if (condition) {
202                 do_this();
203                 do_that();
204         } else {
205                 otherwise();
206         }
207
208 Also, use braces when a loop contains more than a single simple statement:
209
210 .. code-block:: c
211
212         while (condition) {
213                 if (test)
214                         do_something();
215         }
216
217 3.1) Spaces
218 ***********
219
220 Linux kernel style for use of spaces depends (mostly) on
221 function-versus-keyword usage.  Use a space after (most) keywords.  The
222 notable exceptions are sizeof, typeof, alignof, and __attribute__, which look
223 somewhat like functions (and are usually used with parentheses in Linux,
224 although they are not required in the language, as in: ``sizeof info`` after
225 ``struct fileinfo info;`` is declared).
226
227 So use a space after these keywords::
228
229         if, switch, case, for, do, while
230
231 but not with sizeof, typeof, alignof, or __attribute__.  E.g.,
232
233 .. code-block:: c
234
235
236         s = sizeof(struct file);
237
238 Do not add spaces around (inside) parenthesized expressions.  This example is
239 **bad**:
240
241 .. code-block:: c
242
243
244         s = sizeof( struct file );
245
246 When declaring pointer data or a function that returns a pointer type, the
247 preferred use of ``*`` is adjacent to the data name or function name and not
248 adjacent to the type name.  Examples:
249
250 .. code-block:: c
251
252
253         char *linux_banner;
254         unsigned long long memparse(char *ptr, char **retptr);
255         char *match_strdup(substring_t *s);
256
257 Use one space around (on each side of) most binary and ternary operators,
258 such as any of these::
259
260         =  +  -  <  >  *  /  %  |  &  ^  <=  >=  ==  !=  ?  :
261
262 but no space after unary operators::
263
264         &  *  +  -  ~  !  sizeof  typeof  alignof  __attribute__  defined
265
266 no space before the postfix increment & decrement unary operators::
267
268         ++  --
269
270 no space after the prefix increment & decrement unary operators::
271
272         ++  --
273
274 and no space around the ``.`` and ``->`` structure member operators.
275
276 Do not leave trailing whitespace at the ends of lines.  Some editors with
277 ``smart`` indentation will insert whitespace at the beginning of new lines as
278 appropriate, so you can start typing the next line of code right away.
279 However, some such editors do not remove the whitespace if you end up not
280 putting a line of code there, such as if you leave a blank line.  As a result,
281 you end up with lines containing trailing whitespace.
282
283 Git will warn you about patches that introduce trailing whitespace, and can
284 optionally strip the trailing whitespace for you; however, if applying a series
285 of patches, this may make later patches in the series fail by changing their
286 context lines.
287
288
289 4) Naming
290 ---------
291
292 C is a Spartan language, and your naming conventions should follow suit.
293 Unlike Modula-2 and Pascal programmers, C programmers do not use cute
294 names like ThisVariableIsATemporaryCounter. A C programmer would call that
295 variable ``tmp``, which is much easier to write, and not the least more
296 difficult to understand.
297
298 HOWEVER, while mixed-case names are frowned upon, descriptive names for
299 global variables are a must.  To call a global function ``foo`` is a
300 shooting offense.
301
302 GLOBAL variables (to be used only if you **really** need them) need to
303 have descriptive names, as do global functions.  If you have a function
304 that counts the number of active users, you should call that
305 ``count_active_users()`` or similar, you should **not** call it ``cntusr()``.
306
307 Encoding the type of a function into the name (so-called Hungarian
308 notation) is asinine - the compiler knows the types anyway and can check
309 those, and it only confuses the programmer. No wonder Microsoft makes buggy
310 programs.
311
312 LOCAL variable names should be short, and to the point.  If you have
313 some random integer loop counter, it should probably be called ``i``.
314 Calling it ``loop_counter`` is non-productive, if there is no chance of it
315 being mis-understood.  Similarly, ``tmp`` can be just about any type of
316 variable that is used to hold a temporary value.
317
318 If you are afraid to mix up your local variable names, you have another
319 problem, which is called the function-growth-hormone-imbalance syndrome.
320 See chapter 6 (Functions).
321
322
323 5) Typedefs
324 -----------
325
326 Please don't use things like ``vps_t``.
327 It's a **mistake** to use typedef for structures and pointers. When you see a
328
329 .. code-block:: c
330
331
332         vps_t a;
333
334 in the source, what does it mean?
335 In contrast, if it says
336
337 .. code-block:: c
338
339         struct virtual_container *a;
340
341 you can actually tell what ``a`` is.
342
343 Lots of people think that typedefs ``help readability``. Not so. They are
344 useful only for:
345
346  (a) totally opaque objects (where the typedef is actively used to **hide**
347      what the object is).
348
349      Example: ``pte_t`` etc. opaque objects that you can only access using
350      the proper accessor functions.
351
352      .. note::
353
354        Opaqueness and ``accessor functions`` are not good in themselves.
355        The reason we have them for things like pte_t etc. is that there
356        really is absolutely **zero** portably accessible information there.
357
358  (b) Clear integer types, where the abstraction **helps** avoid confusion
359      whether it is ``int`` or ``long``.
360
361      u8/u16/u32 are perfectly fine typedefs, although they fit into
362      category (d) better than here.
363
364      .. note::
365
366        Again - there needs to be a **reason** for this. If something is
367        ``unsigned long``, then there's no reason to do
368
369         typedef unsigned long myflags_t;
370
371      but if there is a clear reason for why it under certain circumstances
372      might be an ``unsigned int`` and under other configurations might be
373      ``unsigned long``, then by all means go ahead and use a typedef.
374
375  (c) when you use sparse to literally create a **new** type for
376      type-checking.
377
378  (d) New types which are identical to standard C99 types, in certain
379      exceptional circumstances.
380
381      Although it would only take a short amount of time for the eyes and
382      brain to become accustomed to the standard types like ``uint32_t``,
383      some people object to their use anyway.
384
385      Therefore, the Linux-specific ``u8/u16/u32/u64`` types and their
386      signed equivalents which are identical to standard types are
387      permitted -- although they are not mandatory in new code of your
388      own.
389
390      When editing existing code which already uses one or the other set
391      of types, you should conform to the existing choices in that code.
392
393  (e) Types safe for use in userspace.
394
395      In certain structures which are visible to userspace, we cannot
396      require C99 types and cannot use the ``u32`` form above. Thus, we
397      use __u32 and similar types in all structures which are shared
398      with userspace.
399
400 Maybe there are other cases too, but the rule should basically be to NEVER
401 EVER use a typedef unless you can clearly match one of those rules.
402
403 In general, a pointer, or a struct that has elements that can reasonably
404 be directly accessed should **never** be a typedef.
405
406
407 6) Functions
408 ------------
409
410 Functions should be short and sweet, and do just one thing.  They should
411 fit on one or two screenfuls of text (the ISO/ANSI screen size is 80x24,
412 as we all know), and do one thing and do that well.
413
414 The maximum length of a function is inversely proportional to the
415 complexity and indentation level of that function.  So, if you have a
416 conceptually simple function that is just one long (but simple)
417 case-statement, where you have to do lots of small things for a lot of
418 different cases, it's OK to have a longer function.
419
420 However, if you have a complex function, and you suspect that a
421 less-than-gifted first-year high-school student might not even
422 understand what the function is all about, you should adhere to the
423 maximum limits all the more closely.  Use helper functions with
424 descriptive names (you can ask the compiler to in-line them if you think
425 it's performance-critical, and it will probably do a better job of it
426 than you would have done).
427
428 Another measure of the function is the number of local variables.  They
429 shouldn't exceed 5-10, or you're doing something wrong.  Re-think the
430 function, and split it into smaller pieces.  A human brain can
431 generally easily keep track of about 7 different things, anything more
432 and it gets confused.  You know you're brilliant, but maybe you'd like
433 to understand what you did 2 weeks from now.
434
435 In source files, separate functions with one blank line.  If the function is
436 exported, the **EXPORT** macro for it should follow immediately after the
437 closing function brace line.  E.g.:
438
439 .. code-block:: c
440
441         int system_is_up(void)
442         {
443                 return system_state == SYSTEM_RUNNING;
444         }
445         EXPORT_SYMBOL(system_is_up);
446
447 In function prototypes, include parameter names with their data types.
448 Although this is not required by the C language, it is preferred in Linux
449 because it is a simple way to add valuable information for the reader.
450
451 Do not use the ``extern`` keyword with function prototypes as this makes
452 lines longer and isn't strictly necessary.
453
454
455 7) Centralized exiting of functions
456 -----------------------------------
457
458 Albeit deprecated by some people, the equivalent of the goto statement is
459 used frequently by compilers in form of the unconditional jump instruction.
460
461 The goto statement comes in handy when a function exits from multiple
462 locations and some common work such as cleanup has to be done.  If there is no
463 cleanup needed then just return directly.
464
465 Choose label names which say what the goto does or why the goto exists.  An
466 example of a good name could be ``out_free_buffer:`` if the goto frees ``buffer``.
467 Avoid using GW-BASIC names like ``err1:`` and ``err2:``, as you would have to
468 renumber them if you ever add or remove exit paths, and they make correctness
469 difficult to verify anyway.
470
471 The rationale for using gotos is:
472
473 - unconditional statements are easier to understand and follow
474 - nesting is reduced
475 - errors by not updating individual exit points when making
476   modifications are prevented
477 - saves the compiler work to optimize redundant code away ;)
478
479 .. code-block:: c
480
481         int fun(int a)
482         {
483                 int result = 0;
484                 char *buffer;
485
486                 buffer = kmalloc(SIZE, GFP_KERNEL);
487                 if (!buffer)
488                         return -ENOMEM;
489
490                 if (condition1) {
491                         while (loop1) {
492                                 ...
493                         }
494                         result = 1;
495                         goto out_free_buffer;
496                 }
497                 ...
498         out_free_buffer:
499                 kfree(buffer);
500                 return result;
501         }
502
503 A common type of bug to be aware of is ``one err bugs`` which look like this:
504
505 .. code-block:: c
506
507         err:
508                 kfree(foo->bar);
509                 kfree(foo);
510                 return ret;
511
512 The bug in this code is that on some exit paths ``foo`` is NULL.  Normally the
513 fix for this is to split it up into two error labels ``err_free_bar:`` and
514 ``err_free_foo:``:
515
516 .. code-block:: c
517
518          err_free_bar:
519                 kfree(foo->bar);
520          err_free_foo:
521                 kfree(foo);
522                 return ret;
523
524 Ideally you should simulate errors to test all exit paths.
525
526
527 8) Commenting
528 -------------
529
530 Comments are good, but there is also a danger of over-commenting.  NEVER
531 try to explain HOW your code works in a comment: it's much better to
532 write the code so that the **working** is obvious, and it's a waste of
533 time to explain badly written code.
534
535 Generally, you want your comments to tell WHAT your code does, not HOW.
536 Also, try to avoid putting comments inside a function body: if the
537 function is so complex that you need to separately comment parts of it,
538 you should probably go back to chapter 6 for a while.  You can make
539 small comments to note or warn about something particularly clever (or
540 ugly), but try to avoid excess.  Instead, put the comments at the head
541 of the function, telling people what it does, and possibly WHY it does
542 it.
543
544 When commenting the kernel API functions, please use the kernel-doc format.
545 See the files at :ref:`Documentation/doc-guide/ <doc_guide>` and
546 ``scripts/kernel-doc`` for details.
547
548 The preferred style for long (multi-line) comments is:
549
550 .. code-block:: c
551
552         /*
553          * This is the preferred style for multi-line
554          * comments in the Linux kernel source code.
555          * Please use it consistently.
556          *
557          * Description:  A column of asterisks on the left side,
558          * with beginning and ending almost-blank lines.
559          */
560
561 For files in net/ and drivers/net/ the preferred style for long (multi-line)
562 comments is a little different.
563
564 .. code-block:: c
565
566         /* The preferred comment style for files in net/ and drivers/net
567          * looks like this.
568          *
569          * It is nearly the same as the generally preferred comment style,
570          * but there is no initial almost-blank line.
571          */
572
573 It's also important to comment data, whether they are basic types or derived
574 types.  To this end, use just one data declaration per line (no commas for
575 multiple data declarations).  This leaves you room for a small comment on each
576 item, explaining its use.
577
578
579 9) You've made a mess of it
580 ---------------------------
581
582 That's OK, we all do.  You've probably been told by your long-time Unix
583 user helper that ``GNU emacs`` automatically formats the C sources for
584 you, and you've noticed that yes, it does do that, but the defaults it
585 uses are less than desirable (in fact, they are worse than random
586 typing - an infinite number of monkeys typing into GNU emacs would never
587 make a good program).
588
589 So, you can either get rid of GNU emacs, or change it to use saner
590 values.  To do the latter, you can stick the following in your .emacs file:
591
592 .. code-block:: none
593
594   (defun c-lineup-arglist-tabs-only (ignored)
595     "Line up argument lists by tabs, not spaces"
596     (let* ((anchor (c-langelem-pos c-syntactic-element))
597            (column (c-langelem-2nd-pos c-syntactic-element))
598            (offset (- (1+ column) anchor))
599            (steps (floor offset c-basic-offset)))
600       (* (max steps 1)
601          c-basic-offset)))
602
603   (dir-locals-set-class-variables
604    'linux-kernel
605    '((c-mode . (
606           (c-basic-offset . 8)
607           (c-label-minimum-indentation . 0)
608           (c-offsets-alist . (
609                   (arglist-close         . c-lineup-arglist-tabs-only)
610                   (arglist-cont-nonempty .
611                       (c-lineup-gcc-asm-reg c-lineup-arglist-tabs-only))
612                   (arglist-intro         . +)
613                   (brace-list-intro      . +)
614                   (c                     . c-lineup-C-comments)
615                   (case-label            . 0)
616                   (comment-intro         . c-lineup-comment)
617                   (cpp-define-intro      . +)
618                   (cpp-macro             . -1000)
619                   (cpp-macro-cont        . +)
620                   (defun-block-intro     . +)
621                   (else-clause           . 0)
622                   (func-decl-cont        . +)
623                   (inclass               . +)
624                   (inher-cont            . c-lineup-multi-inher)
625                   (knr-argdecl-intro     . 0)
626                   (label                 . -1000)
627                   (statement             . 0)
628                   (statement-block-intro . +)
629                   (statement-case-intro  . +)
630                   (statement-cont        . +)
631                   (substatement          . +)
632                   ))
633           (indent-tabs-mode . t)
634           (show-trailing-whitespace . t)
635           ))))
636
637   (dir-locals-set-directory-class
638    (expand-file-name "~/src/linux-trees")
639    'linux-kernel)
640
641 This will make emacs go better with the kernel coding style for C
642 files below ``~/src/linux-trees``.
643
644 But even if you fail in getting emacs to do sane formatting, not
645 everything is lost: use ``indent``.
646
647 Now, again, GNU indent has the same brain-dead settings that GNU emacs
648 has, which is why you need to give it a few command line options.
649 However, that's not too bad, because even the makers of GNU indent
650 recognize the authority of K&R (the GNU people aren't evil, they are
651 just severely misguided in this matter), so you just give indent the
652 options ``-kr -i8`` (stands for ``K&R, 8 character indents``), or use
653 ``scripts/Lindent``, which indents in the latest style.
654
655 ``indent`` has a lot of options, and especially when it comes to comment
656 re-formatting you may want to take a look at the man page.  But
657 remember: ``indent`` is not a fix for bad programming.
658
659 Note that you can also use the ``clang-format`` tool to help you with
660 these rules, to quickly re-format parts of your code automatically,
661 and to review full files in order to spot coding style mistakes,
662 typos and possible improvements. It is also handy for sorting ``#includes``,
663 for aligning variables/macros, for reflowing text and other similar tasks.
664 See the file :ref:`Documentation/process/clang-format.rst <clangformat>`
665 for more details.
666
667
668 10) Kconfig configuration files
669 -------------------------------
670
671 For all of the Kconfig* configuration files throughout the source tree,
672 the indentation is somewhat different.  Lines under a ``config`` definition
673 are indented with one tab, while help text is indented an additional two
674 spaces.  Example::
675
676   config AUDIT
677         bool "Auditing support"
678         depends on NET
679         help
680           Enable auditing infrastructure that can be used with another
681           kernel subsystem, such as SELinux (which requires this for
682           logging of avc messages output).  Does not do system-call
683           auditing without CONFIG_AUDITSYSCALL.
684
685 Seriously dangerous features (such as write support for certain
686 filesystems) should advertise this prominently in their prompt string::
687
688   config ADFS_FS_RW
689         bool "ADFS write support (DANGEROUS)"
690         depends on ADFS_FS
691         ...
692
693 For full documentation on the configuration files, see the file
694 Documentation/kbuild/kconfig-language.rst.
695
696
697 11) Data structures
698 -------------------
699
700 Data structures that have visibility outside the single-threaded
701 environment they are created and destroyed in should always have
702 reference counts.  In the kernel, garbage collection doesn't exist (and
703 outside the kernel garbage collection is slow and inefficient), which
704 means that you absolutely **have** to reference count all your uses.
705
706 Reference counting means that you can avoid locking, and allows multiple
707 users to have access to the data structure in parallel - and not having
708 to worry about the structure suddenly going away from under them just
709 because they slept or did something else for a while.
710
711 Note that locking is **not** a replacement for reference counting.
712 Locking is used to keep data structures coherent, while reference
713 counting is a memory management technique.  Usually both are needed, and
714 they are not to be confused with each other.
715
716 Many data structures can indeed have two levels of reference counting,
717 when there are users of different ``classes``.  The subclass count counts
718 the number of subclass users, and decrements the global count just once
719 when the subclass count goes to zero.
720
721 Examples of this kind of ``multi-level-reference-counting`` can be found in
722 memory management (``struct mm_struct``: mm_users and mm_count), and in
723 filesystem code (``struct super_block``: s_count and s_active).
724
725 Remember: if another thread can find your data structure, and you don't
726 have a reference count on it, you almost certainly have a bug.
727
728
729 12) Macros, Enums and RTL
730 -------------------------
731
732 Names of macros defining constants and labels in enums are capitalized.
733
734 .. code-block:: c
735
736         #define CONSTANT 0x12345
737
738 Enums are preferred when defining several related constants.
739
740 CAPITALIZED macro names are appreciated but macros resembling functions
741 may be named in lower case.
742
743 Generally, inline functions are preferable to macros resembling functions.
744
745 Macros with multiple statements should be enclosed in a do - while block:
746
747 .. code-block:: c
748
749         #define macrofun(a, b, c)                       \
750                 do {                                    \
751                         if (a == 5)                     \
752                                 do_this(b, c);          \
753                 } while (0)
754
755 Things to avoid when using macros:
756
757 1) macros that affect control flow:
758
759 .. code-block:: c
760
761         #define FOO(x)                                  \
762                 do {                                    \
763                         if (blah(x) < 0)                \
764                                 return -EBUGGERED;      \
765                 } while (0)
766
767 is a **very** bad idea.  It looks like a function call but exits the ``calling``
768 function; don't break the internal parsers of those who will read the code.
769
770 2) macros that depend on having a local variable with a magic name:
771
772 .. code-block:: c
773
774         #define FOO(val) bar(index, val)
775
776 might look like a good thing, but it's confusing as hell when one reads the
777 code and it's prone to breakage from seemingly innocent changes.
778
779 3) macros with arguments that are used as l-values: FOO(x) = y; will
780 bite you if somebody e.g. turns FOO into an inline function.
781
782 4) forgetting about precedence: macros defining constants using expressions
783 must enclose the expression in parentheses. Beware of similar issues with
784 macros using parameters.
785
786 .. code-block:: c
787
788         #define CONSTANT 0x4000
789         #define CONSTEXP (CONSTANT | 3)
790
791 5) namespace collisions when defining local variables in macros resembling
792 functions:
793
794 .. code-block:: c
795
796         #define FOO(x)                          \
797         ({                                      \
798                 typeof(x) ret;                  \
799                 ret = calc_ret(x);              \
800                 (ret);                          \
801         })
802
803 ret is a common name for a local variable - __foo_ret is less likely
804 to collide with an existing variable.
805
806 The cpp manual deals with macros exhaustively. The gcc internals manual also
807 covers RTL which is used frequently with assembly language in the kernel.
808
809
810 13) Printing kernel messages
811 ----------------------------
812
813 Kernel developers like to be seen as literate. Do mind the spelling
814 of kernel messages to make a good impression. Do not use incorrect
815 contractions like ``dont``; use ``do not`` or ``don't`` instead. Make the
816 messages concise, clear, and unambiguous.
817
818 Kernel messages do not have to be terminated with a period.
819
820 Printing numbers in parentheses (%d) adds no value and should be avoided.
821
822 There are a number of driver model diagnostic macros in <linux/device.h>
823 which you should use to make sure messages are matched to the right device
824 and driver, and are tagged with the right level:  dev_err(), dev_warn(),
825 dev_info(), and so forth.  For messages that aren't associated with a
826 particular device, <linux/printk.h> defines pr_notice(), pr_info(),
827 pr_warn(), pr_err(), etc.
828
829 Coming up with good debugging messages can be quite a challenge; and once
830 you have them, they can be a huge help for remote troubleshooting.  However
831 debug message printing is handled differently than printing other non-debug
832 messages.  While the other pr_XXX() functions print unconditionally,
833 pr_debug() does not; it is compiled out by default, unless either DEBUG is
834 defined or CONFIG_DYNAMIC_DEBUG is set.  That is true for dev_dbg() also,
835 and a related convention uses VERBOSE_DEBUG to add dev_vdbg() messages to
836 the ones already enabled by DEBUG.
837
838 Many subsystems have Kconfig debug options to turn on -DDEBUG in the
839 corresponding Makefile; in other cases specific files #define DEBUG.  And
840 when a debug message should be unconditionally printed, such as if it is
841 already inside a debug-related #ifdef section, printk(KERN_DEBUG ...) can be
842 used.
843
844
845 14) Allocating memory
846 ---------------------
847
848 The kernel provides the following general purpose memory allocators:
849 kmalloc(), kzalloc(), kmalloc_array(), kcalloc(), vmalloc(), and
850 vzalloc().  Please refer to the API documentation for further information
851 about them.  :ref:`Documentation/core-api/memory-allocation.rst
852 <memory_allocation>`
853
854 The preferred form for passing a size of a struct is the following:
855
856 .. code-block:: c
857
858         p = kmalloc(sizeof(*p), ...);
859
860 The alternative form where struct name is spelled out hurts readability and
861 introduces an opportunity for a bug when the pointer variable type is changed
862 but the corresponding sizeof that is passed to a memory allocator is not.
863
864 Casting the return value which is a void pointer is redundant. The conversion
865 from void pointer to any other pointer type is guaranteed by the C programming
866 language.
867
868 The preferred form for allocating an array is the following:
869
870 .. code-block:: c
871
872         p = kmalloc_array(n, sizeof(...), ...);
873
874 The preferred form for allocating a zeroed array is the following:
875
876 .. code-block:: c
877
878         p = kcalloc(n, sizeof(...), ...);
879
880 Both forms check for overflow on the allocation size n * sizeof(...),
881 and return NULL if that occurred.
882
883 These generic allocation functions all emit a stack dump on failure when used
884 without __GFP_NOWARN so there is no use in emitting an additional failure
885 message when NULL is returned.
886
887 15) The inline disease
888 ----------------------
889
890 There appears to be a common misperception that gcc has a magic "make me
891 faster" speedup option called ``inline``. While the use of inlines can be
892 appropriate (for example as a means of replacing macros, see Chapter 12), it
893 very often is not. Abundant use of the inline keyword leads to a much bigger
894 kernel, which in turn slows the system as a whole down, due to a bigger
895 icache footprint for the CPU and simply because there is less memory
896 available for the pagecache. Just think about it; a pagecache miss causes a
897 disk seek, which easily takes 5 milliseconds. There are a LOT of cpu cycles
898 that can go into these 5 milliseconds.
899
900 A reasonable rule of thumb is to not put inline at functions that have more
901 than 3 lines of code in them. An exception to this rule are the cases where
902 a parameter is known to be a compiletime constant, and as a result of this
903 constantness you *know* the compiler will be able to optimize most of your
904 function away at compile time. For a good example of this later case, see
905 the kmalloc() inline function.
906
907 Often people argue that adding inline to functions that are static and used
908 only once is always a win since there is no space tradeoff. While this is
909 technically correct, gcc is capable of inlining these automatically without
910 help, and the maintenance issue of removing the inline when a second user
911 appears outweighs the potential value of the hint that tells gcc to do
912 something it would have done anyway.
913
914
915 16) Function return values and names
916 ------------------------------------
917
918 Functions can return values of many different kinds, and one of the
919 most common is a value indicating whether the function succeeded or
920 failed.  Such a value can be represented as an error-code integer
921 (-Exxx = failure, 0 = success) or a ``succeeded`` boolean (0 = failure,
922 non-zero = success).
923
924 Mixing up these two sorts of representations is a fertile source of
925 difficult-to-find bugs.  If the C language included a strong distinction
926 between integers and booleans then the compiler would find these mistakes
927 for us... but it doesn't.  To help prevent such bugs, always follow this
928 convention::
929
930         If the name of a function is an action or an imperative command,
931         the function should return an error-code integer.  If the name
932         is a predicate, the function should return a "succeeded" boolean.
933
934 For example, ``add work`` is a command, and the add_work() function returns 0
935 for success or -EBUSY for failure.  In the same way, ``PCI device present`` is
936 a predicate, and the pci_dev_present() function returns 1 if it succeeds in
937 finding a matching device or 0 if it doesn't.
938
939 All EXPORTed functions must respect this convention, and so should all
940 public functions.  Private (static) functions need not, but it is
941 recommended that they do.
942
943 Functions whose return value is the actual result of a computation, rather
944 than an indication of whether the computation succeeded, are not subject to
945 this rule.  Generally they indicate failure by returning some out-of-range
946 result.  Typical examples would be functions that return pointers; they use
947 NULL or the ERR_PTR mechanism to report failure.
948
949
950 17) Using bool
951 --------------
952
953 The Linux kernel bool type is an alias for the C99 _Bool type. bool values can
954 only evaluate to 0 or 1, and implicit or explicit conversion to bool
955 automatically converts the value to true or false. When using bool types the
956 !! construction is not needed, which eliminates a class of bugs.
957
958 When working with bool values the true and false definitions should be used
959 instead of 1 and 0.
960
961 bool function return types and stack variables are always fine to use whenever
962 appropriate. Use of bool is encouraged to improve readability and is often a
963 better option than 'int' for storing boolean values.
964
965 Do not use bool if cache line layout or size of the value matters, as its size
966 and alignment varies based on the compiled architecture. Structures that are
967 optimized for alignment and size should not use bool.
968
969 If a structure has many true/false values, consider consolidating them into a
970 bitfield with 1 bit members, or using an appropriate fixed width type, such as
971 u8.
972
973 Similarly for function arguments, many true/false values can be consolidated
974 into a single bitwise 'flags' argument and 'flags' can often be a more
975 readable alternative if the call-sites have naked true/false constants.
976
977 Otherwise limited use of bool in structures and arguments can improve
978 readability.
979
980 18) Don't re-invent the kernel macros
981 -------------------------------------
982
983 The header file include/linux/kernel.h contains a number of macros that
984 you should use, rather than explicitly coding some variant of them yourself.
985 For example, if you need to calculate the length of an array, take advantage
986 of the macro
987
988 .. code-block:: c
989
990         #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
991
992 Similarly, if you need to calculate the size of some structure member, use
993
994 .. code-block:: c
995
996         #define sizeof_field(t, f) (sizeof(((t*)0)->f))
997
998 There are also min() and max() macros that do strict type checking if you
999 need them.  Feel free to peruse that header file to see what else is already
1000 defined that you shouldn't reproduce in your code.
1001
1002
1003 19) Editor modelines and other cruft
1004 ------------------------------------
1005
1006 Some editors can interpret configuration information embedded in source files,
1007 indicated with special markers.  For example, emacs interprets lines marked
1008 like this:
1009
1010 .. code-block:: c
1011
1012         -*- mode: c -*-
1013
1014 Or like this:
1015
1016 .. code-block:: c
1017
1018         /*
1019         Local Variables:
1020         compile-command: "gcc -DMAGIC_DEBUG_FLAG foo.c"
1021         End:
1022         */
1023
1024 Vim interprets markers that look like this:
1025
1026 .. code-block:: c
1027
1028         /* vim:set sw=8 noet */
1029
1030 Do not include any of these in source files.  People have their own personal
1031 editor configurations, and your source files should not override them.  This
1032 includes markers for indentation and mode configuration.  People may use their
1033 own custom mode, or may have some other magic method for making indentation
1034 work correctly.
1035
1036
1037 20) Inline assembly
1038 -------------------
1039
1040 In architecture-specific code, you may need to use inline assembly to interface
1041 with CPU or platform functionality.  Don't hesitate to do so when necessary.
1042 However, don't use inline assembly gratuitously when C can do the job.  You can
1043 and should poke hardware from C when possible.
1044
1045 Consider writing simple helper functions that wrap common bits of inline
1046 assembly, rather than repeatedly writing them with slight variations.  Remember
1047 that inline assembly can use C parameters.
1048
1049 Large, non-trivial assembly functions should go in .S files, with corresponding
1050 C prototypes defined in C header files.  The C prototypes for assembly
1051 functions should use ``asmlinkage``.
1052
1053 You may need to mark your asm statement as volatile, to prevent GCC from
1054 removing it if GCC doesn't notice any side effects.  You don't always need to
1055 do so, though, and doing so unnecessarily can limit optimization.
1056
1057 When writing a single inline assembly statement containing multiple
1058 instructions, put each instruction on a separate line in a separate quoted
1059 string, and end each string except the last with ``\n\t`` to properly indent
1060 the next instruction in the assembly output:
1061
1062 .. code-block:: c
1063
1064         asm ("magic %reg1, #42\n\t"
1065              "more_magic %reg2, %reg3"
1066              : /* outputs */ : /* inputs */ : /* clobbers */);
1067
1068
1069 21) Conditional Compilation
1070 ---------------------------
1071
1072 Wherever possible, don't use preprocessor conditionals (#if, #ifdef) in .c
1073 files; doing so makes code harder to read and logic harder to follow.  Instead,
1074 use such conditionals in a header file defining functions for use in those .c
1075 files, providing no-op stub versions in the #else case, and then call those
1076 functions unconditionally from .c files.  The compiler will avoid generating
1077 any code for the stub calls, producing identical results, but the logic will
1078 remain easy to follow.
1079
1080 Prefer to compile out entire functions, rather than portions of functions or
1081 portions of expressions.  Rather than putting an ifdef in an expression, factor
1082 out part or all of the expression into a separate helper function and apply the
1083 conditional to that function.
1084
1085 If you have a function or variable which may potentially go unused in a
1086 particular configuration, and the compiler would warn about its definition
1087 going unused, mark the definition as __maybe_unused rather than wrapping it in
1088 a preprocessor conditional.  (However, if a function or variable *always* goes
1089 unused, delete it.)
1090
1091 Within code, where possible, use the IS_ENABLED macro to convert a Kconfig
1092 symbol into a C boolean expression, and use it in a normal C conditional:
1093
1094 .. code-block:: c
1095
1096         if (IS_ENABLED(CONFIG_SOMETHING)) {
1097                 ...
1098         }
1099
1100 The compiler will constant-fold the conditional away, and include or exclude
1101 the block of code just as with an #ifdef, so this will not add any runtime
1102 overhead.  However, this approach still allows the C compiler to see the code
1103 inside the block, and check it for correctness (syntax, types, symbol
1104 references, etc).  Thus, you still have to use an #ifdef if the code inside the
1105 block references symbols that will not exist if the condition is not met.
1106
1107 At the end of any non-trivial #if or #ifdef block (more than a few lines),
1108 place a comment after the #endif on the same line, noting the conditional
1109 expression used.  For instance:
1110
1111 .. code-block:: c
1112
1113         #ifdef CONFIG_SOMETHING
1114         ...
1115         #endif /* CONFIG_SOMETHING */
1116
1117
1118 Appendix I) References
1119 ----------------------
1120
1121 The C Programming Language, Second Edition
1122 by Brian W. Kernighan and Dennis M. Ritchie.
1123 Prentice Hall, Inc., 1988.
1124 ISBN 0-13-110362-8 (paperback), 0-13-110370-9 (hardback).
1125
1126 The Practice of Programming
1127 by Brian W. Kernighan and Rob Pike.
1128 Addison-Wesley, Inc., 1999.
1129 ISBN 0-201-61586-X.
1130
1131 GNU manuals - where in compliance with K&R and this text - for cpp, gcc,
1132 gcc internals and indent, all available from http://www.gnu.org/manual/
1133
1134 WG14 is the international standardization working group for the programming
1135 language C, URL: http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/
1136
1137 Kernel :ref:`process/coding-style.rst <codingstyle>`, by greg@kroah.com at OLS 2002:
1138 http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2002_kernel_codingstyle_talk/html/