Merge tag 'kgdb-5.14-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/danielt...
[linux-2.6-microblaze.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 use commas to avoid using braces:
73
74 .. code-block:: c
75
76         if (condition)
77                 do_this(), do_that();
78
79 Always uses braces for multiple statements:
80
81 .. code-block:: c
82
83         if (condition) {
84                 do_this();
85                 do_that();
86         }
87
88 Don't put multiple assignments on a single line either.  Kernel coding style
89 is super simple.  Avoid tricky expressions.
90
91
92 Outside of comments, documentation and except in Kconfig, spaces are never
93 used for indentation, and the above example is deliberately broken.
94
95 Get a decent editor and don't leave whitespace at the end of lines.
96
97
98 2) Breaking long lines and strings
99 ----------------------------------
100
101 Coding style is all about readability and maintainability using commonly
102 available tools.
103
104 The preferred limit on the length of a single line is 80 columns.
105
106 Statements longer than 80 columns should be broken into sensible chunks,
107 unless exceeding 80 columns significantly increases readability and does
108 not hide information.
109
110 Descendants are always substantially shorter than the parent and
111 are placed substantially to the right.  A very commonly used style
112 is to align descendants to a function open parenthesis.
113
114 These same rules are applied to function headers with a long argument list.
115
116 However, never break user-visible strings such as printk messages because
117 that breaks the ability to grep for them.
118
119
120 3) Placing Braces and Spaces
121 ----------------------------
122
123 The other issue that always comes up in C styling is the placement of
124 braces.  Unlike the indent size, there are few technical reasons to
125 choose one placement strategy over the other, but the preferred way, as
126 shown to us by the prophets Kernighan and Ritchie, is to put the opening
127 brace last on the line, and put the closing brace first, thusly:
128
129 .. code-block:: c
130
131         if (x is true) {
132                 we do y
133         }
134
135 This applies to all non-function statement blocks (if, switch, for,
136 while, do).  E.g.:
137
138 .. code-block:: c
139
140         switch (action) {
141         case KOBJ_ADD:
142                 return "add";
143         case KOBJ_REMOVE:
144                 return "remove";
145         case KOBJ_CHANGE:
146                 return "change";
147         default:
148                 return NULL;
149         }
150
151 However, there is one special case, namely functions: they have the
152 opening brace at the beginning of the next line, thus:
153
154 .. code-block:: c
155
156         int function(int x)
157         {
158                 body of function
159         }
160
161 Heretic people all over the world have claimed that this inconsistency
162 is ...  well ...  inconsistent, but all right-thinking people know that
163 (a) K&R are **right** and (b) K&R are right.  Besides, functions are
164 special anyway (you can't nest them in C).
165
166 Note that the closing brace is empty on a line of its own, **except** in
167 the cases where it is followed by a continuation of the same statement,
168 ie a ``while`` in a do-statement or an ``else`` in an if-statement, like
169 this:
170
171 .. code-block:: c
172
173         do {
174                 body of do-loop
175         } while (condition);
176
177 and
178
179 .. code-block:: c
180
181         if (x == y) {
182                 ..
183         } else if (x > y) {
184                 ...
185         } else {
186                 ....
187         }
188
189 Rationale: K&R.
190
191 Also, note that this brace-placement also minimizes the number of empty
192 (or almost empty) lines, without any loss of readability.  Thus, as the
193 supply of new-lines on your screen is not a renewable resource (think
194 25-line terminal screens here), you have more empty lines to put
195 comments on.
196
197 Do not unnecessarily use braces where a single statement will do.
198
199 .. code-block:: c
200
201         if (condition)
202                 action();
203
204 and
205
206 .. code-block:: none
207
208         if (condition)
209                 do_this();
210         else
211                 do_that();
212
213 This does not apply if only one branch of a conditional statement is a single
214 statement; in the latter case use braces in both branches:
215
216 .. code-block:: c
217
218         if (condition) {
219                 do_this();
220                 do_that();
221         } else {
222                 otherwise();
223         }
224
225 Also, use braces when a loop contains more than a single simple statement:
226
227 .. code-block:: c
228
229         while (condition) {
230                 if (test)
231                         do_something();
232         }
233
234 3.1) Spaces
235 ***********
236
237 Linux kernel style for use of spaces depends (mostly) on
238 function-versus-keyword usage.  Use a space after (most) keywords.  The
239 notable exceptions are sizeof, typeof, alignof, and __attribute__, which look
240 somewhat like functions (and are usually used with parentheses in Linux,
241 although they are not required in the language, as in: ``sizeof info`` after
242 ``struct fileinfo info;`` is declared).
243
244 So use a space after these keywords::
245
246         if, switch, case, for, do, while
247
248 but not with sizeof, typeof, alignof, or __attribute__.  E.g.,
249
250 .. code-block:: c
251
252
253         s = sizeof(struct file);
254
255 Do not add spaces around (inside) parenthesized expressions.  This example is
256 **bad**:
257
258 .. code-block:: c
259
260
261         s = sizeof( struct file );
262
263 When declaring pointer data or a function that returns a pointer type, the
264 preferred use of ``*`` is adjacent to the data name or function name and not
265 adjacent to the type name.  Examples:
266
267 .. code-block:: c
268
269
270         char *linux_banner;
271         unsigned long long memparse(char *ptr, char **retptr);
272         char *match_strdup(substring_t *s);
273
274 Use one space around (on each side of) most binary and ternary operators,
275 such as any of these::
276
277         =  +  -  <  >  *  /  %  |  &  ^  <=  >=  ==  !=  ?  :
278
279 but no space after unary operators::
280
281         &  *  +  -  ~  !  sizeof  typeof  alignof  __attribute__  defined
282
283 no space before the postfix increment & decrement unary operators::
284
285         ++  --
286
287 no space after the prefix increment & decrement unary operators::
288
289         ++  --
290
291 and no space around the ``.`` and ``->`` structure member operators.
292
293 Do not leave trailing whitespace at the ends of lines.  Some editors with
294 ``smart`` indentation will insert whitespace at the beginning of new lines as
295 appropriate, so you can start typing the next line of code right away.
296 However, some such editors do not remove the whitespace if you end up not
297 putting a line of code there, such as if you leave a blank line.  As a result,
298 you end up with lines containing trailing whitespace.
299
300 Git will warn you about patches that introduce trailing whitespace, and can
301 optionally strip the trailing whitespace for you; however, if applying a series
302 of patches, this may make later patches in the series fail by changing their
303 context lines.
304
305
306 4) Naming
307 ---------
308
309 C is a Spartan language, and your naming conventions should follow suit.
310 Unlike Modula-2 and Pascal programmers, C programmers do not use cute
311 names like ThisVariableIsATemporaryCounter. A C programmer would call that
312 variable ``tmp``, which is much easier to write, and not the least more
313 difficult to understand.
314
315 HOWEVER, while mixed-case names are frowned upon, descriptive names for
316 global variables are a must.  To call a global function ``foo`` is a
317 shooting offense.
318
319 GLOBAL variables (to be used only if you **really** need them) need to
320 have descriptive names, as do global functions.  If you have a function
321 that counts the number of active users, you should call that
322 ``count_active_users()`` or similar, you should **not** call it ``cntusr()``.
323
324 Encoding the type of a function into the name (so-called Hungarian
325 notation) is asinine - the compiler knows the types anyway and can check
326 those, and it only confuses the programmer.
327
328 LOCAL variable names should be short, and to the point.  If you have
329 some random integer loop counter, it should probably be called ``i``.
330 Calling it ``loop_counter`` is non-productive, if there is no chance of it
331 being mis-understood.  Similarly, ``tmp`` can be just about any type of
332 variable that is used to hold a temporary value.
333
334 If you are afraid to mix up your local variable names, you have another
335 problem, which is called the function-growth-hormone-imbalance syndrome.
336 See chapter 6 (Functions).
337
338 For symbol names and documentation, avoid introducing new usage of
339 'master / slave' (or 'slave' independent of 'master') and 'blacklist /
340 whitelist'.
341
342 Recommended replacements for 'master / slave' are:
343     '{primary,main} / {secondary,replica,subordinate}'
344     '{initiator,requester} / {target,responder}'
345     '{controller,host} / {device,worker,proxy}'
346     'leader / follower'
347     'director / performer'
348
349 Recommended replacements for 'blacklist/whitelist' are:
350     'denylist / allowlist'
351     'blocklist / passlist'
352
353 Exceptions for introducing new usage is to maintain a userspace ABI/API,
354 or when updating code for an existing (as of 2020) hardware or protocol
355 specification that mandates those terms. For new specifications
356 translate specification usage of the terminology to the kernel coding
357 standard where possible.
358
359 5) Typedefs
360 -----------
361
362 Please don't use things like ``vps_t``.
363 It's a **mistake** to use typedef for structures and pointers. When you see a
364
365 .. code-block:: c
366
367
368         vps_t a;
369
370 in the source, what does it mean?
371 In contrast, if it says
372
373 .. code-block:: c
374
375         struct virtual_container *a;
376
377 you can actually tell what ``a`` is.
378
379 Lots of people think that typedefs ``help readability``. Not so. They are
380 useful only for:
381
382  (a) totally opaque objects (where the typedef is actively used to **hide**
383      what the object is).
384
385      Example: ``pte_t`` etc. opaque objects that you can only access using
386      the proper accessor functions.
387
388      .. note::
389
390        Opaqueness and ``accessor functions`` are not good in themselves.
391        The reason we have them for things like pte_t etc. is that there
392        really is absolutely **zero** portably accessible information there.
393
394  (b) Clear integer types, where the abstraction **helps** avoid confusion
395      whether it is ``int`` or ``long``.
396
397      u8/u16/u32 are perfectly fine typedefs, although they fit into
398      category (d) better than here.
399
400      .. note::
401
402        Again - there needs to be a **reason** for this. If something is
403        ``unsigned long``, then there's no reason to do
404
405         typedef unsigned long myflags_t;
406
407      but if there is a clear reason for why it under certain circumstances
408      might be an ``unsigned int`` and under other configurations might be
409      ``unsigned long``, then by all means go ahead and use a typedef.
410
411  (c) when you use sparse to literally create a **new** type for
412      type-checking.
413
414  (d) New types which are identical to standard C99 types, in certain
415      exceptional circumstances.
416
417      Although it would only take a short amount of time for the eyes and
418      brain to become accustomed to the standard types like ``uint32_t``,
419      some people object to their use anyway.
420
421      Therefore, the Linux-specific ``u8/u16/u32/u64`` types and their
422      signed equivalents which are identical to standard types are
423      permitted -- although they are not mandatory in new code of your
424      own.
425
426      When editing existing code which already uses one or the other set
427      of types, you should conform to the existing choices in that code.
428
429  (e) Types safe for use in userspace.
430
431      In certain structures which are visible to userspace, we cannot
432      require C99 types and cannot use the ``u32`` form above. Thus, we
433      use __u32 and similar types in all structures which are shared
434      with userspace.
435
436 Maybe there are other cases too, but the rule should basically be to NEVER
437 EVER use a typedef unless you can clearly match one of those rules.
438
439 In general, a pointer, or a struct that has elements that can reasonably
440 be directly accessed should **never** be a typedef.
441
442
443 6) Functions
444 ------------
445
446 Functions should be short and sweet, and do just one thing.  They should
447 fit on one or two screenfuls of text (the ISO/ANSI screen size is 80x24,
448 as we all know), and do one thing and do that well.
449
450 The maximum length of a function is inversely proportional to the
451 complexity and indentation level of that function.  So, if you have a
452 conceptually simple function that is just one long (but simple)
453 case-statement, where you have to do lots of small things for a lot of
454 different cases, it's OK to have a longer function.
455
456 However, if you have a complex function, and you suspect that a
457 less-than-gifted first-year high-school student might not even
458 understand what the function is all about, you should adhere to the
459 maximum limits all the more closely.  Use helper functions with
460 descriptive names (you can ask the compiler to in-line them if you think
461 it's performance-critical, and it will probably do a better job of it
462 than you would have done).
463
464 Another measure of the function is the number of local variables.  They
465 shouldn't exceed 5-10, or you're doing something wrong.  Re-think the
466 function, and split it into smaller pieces.  A human brain can
467 generally easily keep track of about 7 different things, anything more
468 and it gets confused.  You know you're brilliant, but maybe you'd like
469 to understand what you did 2 weeks from now.
470
471 In source files, separate functions with one blank line.  If the function is
472 exported, the **EXPORT** macro for it should follow immediately after the
473 closing function brace line.  E.g.:
474
475 .. code-block:: c
476
477         int system_is_up(void)
478         {
479                 return system_state == SYSTEM_RUNNING;
480         }
481         EXPORT_SYMBOL(system_is_up);
482
483 In function prototypes, include parameter names with their data types.
484 Although this is not required by the C language, it is preferred in Linux
485 because it is a simple way to add valuable information for the reader.
486
487 Do not use the ``extern`` keyword with function prototypes as this makes
488 lines longer and isn't strictly necessary.
489
490
491 7) Centralized exiting of functions
492 -----------------------------------
493
494 Albeit deprecated by some people, the equivalent of the goto statement is
495 used frequently by compilers in form of the unconditional jump instruction.
496
497 The goto statement comes in handy when a function exits from multiple
498 locations and some common work such as cleanup has to be done.  If there is no
499 cleanup needed then just return directly.
500
501 Choose label names which say what the goto does or why the goto exists.  An
502 example of a good name could be ``out_free_buffer:`` if the goto frees ``buffer``.
503 Avoid using GW-BASIC names like ``err1:`` and ``err2:``, as you would have to
504 renumber them if you ever add or remove exit paths, and they make correctness
505 difficult to verify anyway.
506
507 The rationale for using gotos is:
508
509 - unconditional statements are easier to understand and follow
510 - nesting is reduced
511 - errors by not updating individual exit points when making
512   modifications are prevented
513 - saves the compiler work to optimize redundant code away ;)
514
515 .. code-block:: c
516
517         int fun(int a)
518         {
519                 int result = 0;
520                 char *buffer;
521
522                 buffer = kmalloc(SIZE, GFP_KERNEL);
523                 if (!buffer)
524                         return -ENOMEM;
525
526                 if (condition1) {
527                         while (loop1) {
528                                 ...
529                         }
530                         result = 1;
531                         goto out_free_buffer;
532                 }
533                 ...
534         out_free_buffer:
535                 kfree(buffer);
536                 return result;
537         }
538
539 A common type of bug to be aware of is ``one err bugs`` which look like this:
540
541 .. code-block:: c
542
543         err:
544                 kfree(foo->bar);
545                 kfree(foo);
546                 return ret;
547
548 The bug in this code is that on some exit paths ``foo`` is NULL.  Normally the
549 fix for this is to split it up into two error labels ``err_free_bar:`` and
550 ``err_free_foo:``:
551
552 .. code-block:: c
553
554          err_free_bar:
555                 kfree(foo->bar);
556          err_free_foo:
557                 kfree(foo);
558                 return ret;
559
560 Ideally you should simulate errors to test all exit paths.
561
562
563 8) Commenting
564 -------------
565
566 Comments are good, but there is also a danger of over-commenting.  NEVER
567 try to explain HOW your code works in a comment: it's much better to
568 write the code so that the **working** is obvious, and it's a waste of
569 time to explain badly written code.
570
571 Generally, you want your comments to tell WHAT your code does, not HOW.
572 Also, try to avoid putting comments inside a function body: if the
573 function is so complex that you need to separately comment parts of it,
574 you should probably go back to chapter 6 for a while.  You can make
575 small comments to note or warn about something particularly clever (or
576 ugly), but try to avoid excess.  Instead, put the comments at the head
577 of the function, telling people what it does, and possibly WHY it does
578 it.
579
580 When commenting the kernel API functions, please use the kernel-doc format.
581 See the files at :ref:`Documentation/doc-guide/ <doc_guide>` and
582 ``scripts/kernel-doc`` for details.
583
584 The preferred style for long (multi-line) comments is:
585
586 .. code-block:: c
587
588         /*
589          * This is the preferred style for multi-line
590          * comments in the Linux kernel source code.
591          * Please use it consistently.
592          *
593          * Description:  A column of asterisks on the left side,
594          * with beginning and ending almost-blank lines.
595          */
596
597 For files in net/ and drivers/net/ the preferred style for long (multi-line)
598 comments is a little different.
599
600 .. code-block:: c
601
602         /* The preferred comment style for files in net/ and drivers/net
603          * looks like this.
604          *
605          * It is nearly the same as the generally preferred comment style,
606          * but there is no initial almost-blank line.
607          */
608
609 It's also important to comment data, whether they are basic types or derived
610 types.  To this end, use just one data declaration per line (no commas for
611 multiple data declarations).  This leaves you room for a small comment on each
612 item, explaining its use.
613
614
615 9) You've made a mess of it
616 ---------------------------
617
618 That's OK, we all do.  You've probably been told by your long-time Unix
619 user helper that ``GNU emacs`` automatically formats the C sources for
620 you, and you've noticed that yes, it does do that, but the defaults it
621 uses are less than desirable (in fact, they are worse than random
622 typing - an infinite number of monkeys typing into GNU emacs would never
623 make a good program).
624
625 So, you can either get rid of GNU emacs, or change it to use saner
626 values.  To do the latter, you can stick the following in your .emacs file:
627
628 .. code-block:: none
629
630   (defun c-lineup-arglist-tabs-only (ignored)
631     "Line up argument lists by tabs, not spaces"
632     (let* ((anchor (c-langelem-pos c-syntactic-element))
633            (column (c-langelem-2nd-pos c-syntactic-element))
634            (offset (- (1+ column) anchor))
635            (steps (floor offset c-basic-offset)))
636       (* (max steps 1)
637          c-basic-offset)))
638
639   (dir-locals-set-class-variables
640    'linux-kernel
641    '((c-mode . (
642           (c-basic-offset . 8)
643           (c-label-minimum-indentation . 0)
644           (c-offsets-alist . (
645                   (arglist-close         . c-lineup-arglist-tabs-only)
646                   (arglist-cont-nonempty .
647                       (c-lineup-gcc-asm-reg c-lineup-arglist-tabs-only))
648                   (arglist-intro         . +)
649                   (brace-list-intro      . +)
650                   (c                     . c-lineup-C-comments)
651                   (case-label            . 0)
652                   (comment-intro         . c-lineup-comment)
653                   (cpp-define-intro      . +)
654                   (cpp-macro             . -1000)
655                   (cpp-macro-cont        . +)
656                   (defun-block-intro     . +)
657                   (else-clause           . 0)
658                   (func-decl-cont        . +)
659                   (inclass               . +)
660                   (inher-cont            . c-lineup-multi-inher)
661                   (knr-argdecl-intro     . 0)
662                   (label                 . -1000)
663                   (statement             . 0)
664                   (statement-block-intro . +)
665                   (statement-case-intro  . +)
666                   (statement-cont        . +)
667                   (substatement          . +)
668                   ))
669           (indent-tabs-mode . t)
670           (show-trailing-whitespace . t)
671           ))))
672
673   (dir-locals-set-directory-class
674    (expand-file-name "~/src/linux-trees")
675    'linux-kernel)
676
677 This will make emacs go better with the kernel coding style for C
678 files below ``~/src/linux-trees``.
679
680 But even if you fail in getting emacs to do sane formatting, not
681 everything is lost: use ``indent``.
682
683 Now, again, GNU indent has the same brain-dead settings that GNU emacs
684 has, which is why you need to give it a few command line options.
685 However, that's not too bad, because even the makers of GNU indent
686 recognize the authority of K&R (the GNU people aren't evil, they are
687 just severely misguided in this matter), so you just give indent the
688 options ``-kr -i8`` (stands for ``K&R, 8 character indents``), or use
689 ``scripts/Lindent``, which indents in the latest style.
690
691 ``indent`` has a lot of options, and especially when it comes to comment
692 re-formatting you may want to take a look at the man page.  But
693 remember: ``indent`` is not a fix for bad programming.
694
695 Note that you can also use the ``clang-format`` tool to help you with
696 these rules, to quickly re-format parts of your code automatically,
697 and to review full files in order to spot coding style mistakes,
698 typos and possible improvements. It is also handy for sorting ``#includes``,
699 for aligning variables/macros, for reflowing text and other similar tasks.
700 See the file :ref:`Documentation/process/clang-format.rst <clangformat>`
701 for more details.
702
703
704 10) Kconfig configuration files
705 -------------------------------
706
707 For all of the Kconfig* configuration files throughout the source tree,
708 the indentation is somewhat different.  Lines under a ``config`` definition
709 are indented with one tab, while help text is indented an additional two
710 spaces.  Example::
711
712   config AUDIT
713         bool "Auditing support"
714         depends on NET
715         help
716           Enable auditing infrastructure that can be used with another
717           kernel subsystem, such as SELinux (which requires this for
718           logging of avc messages output).  Does not do system-call
719           auditing without CONFIG_AUDITSYSCALL.
720
721 Seriously dangerous features (such as write support for certain
722 filesystems) should advertise this prominently in their prompt string::
723
724   config ADFS_FS_RW
725         bool "ADFS write support (DANGEROUS)"
726         depends on ADFS_FS
727         ...
728
729 For full documentation on the configuration files, see the file
730 Documentation/kbuild/kconfig-language.rst.
731
732
733 11) Data structures
734 -------------------
735
736 Data structures that have visibility outside the single-threaded
737 environment they are created and destroyed in should always have
738 reference counts.  In the kernel, garbage collection doesn't exist (and
739 outside the kernel garbage collection is slow and inefficient), which
740 means that you absolutely **have** to reference count all your uses.
741
742 Reference counting means that you can avoid locking, and allows multiple
743 users to have access to the data structure in parallel - and not having
744 to worry about the structure suddenly going away from under them just
745 because they slept or did something else for a while.
746
747 Note that locking is **not** a replacement for reference counting.
748 Locking is used to keep data structures coherent, while reference
749 counting is a memory management technique.  Usually both are needed, and
750 they are not to be confused with each other.
751
752 Many data structures can indeed have two levels of reference counting,
753 when there are users of different ``classes``.  The subclass count counts
754 the number of subclass users, and decrements the global count just once
755 when the subclass count goes to zero.
756
757 Examples of this kind of ``multi-level-reference-counting`` can be found in
758 memory management (``struct mm_struct``: mm_users and mm_count), and in
759 filesystem code (``struct super_block``: s_count and s_active).
760
761 Remember: if another thread can find your data structure, and you don't
762 have a reference count on it, you almost certainly have a bug.
763
764
765 12) Macros, Enums and RTL
766 -------------------------
767
768 Names of macros defining constants and labels in enums are capitalized.
769
770 .. code-block:: c
771
772         #define CONSTANT 0x12345
773
774 Enums are preferred when defining several related constants.
775
776 CAPITALIZED macro names are appreciated but macros resembling functions
777 may be named in lower case.
778
779 Generally, inline functions are preferable to macros resembling functions.
780
781 Macros with multiple statements should be enclosed in a do - while block:
782
783 .. code-block:: c
784
785         #define macrofun(a, b, c)                       \
786                 do {                                    \
787                         if (a == 5)                     \
788                                 do_this(b, c);          \
789                 } while (0)
790
791 Things to avoid when using macros:
792
793 1) macros that affect control flow:
794
795 .. code-block:: c
796
797         #define FOO(x)                                  \
798                 do {                                    \
799                         if (blah(x) < 0)                \
800                                 return -EBUGGERED;      \
801                 } while (0)
802
803 is a **very** bad idea.  It looks like a function call but exits the ``calling``
804 function; don't break the internal parsers of those who will read the code.
805
806 2) macros that depend on having a local variable with a magic name:
807
808 .. code-block:: c
809
810         #define FOO(val) bar(index, val)
811
812 might look like a good thing, but it's confusing as hell when one reads the
813 code and it's prone to breakage from seemingly innocent changes.
814
815 3) macros with arguments that are used as l-values: FOO(x) = y; will
816 bite you if somebody e.g. turns FOO into an inline function.
817
818 4) forgetting about precedence: macros defining constants using expressions
819 must enclose the expression in parentheses. Beware of similar issues with
820 macros using parameters.
821
822 .. code-block:: c
823
824         #define CONSTANT 0x4000
825         #define CONSTEXP (CONSTANT | 3)
826
827 5) namespace collisions when defining local variables in macros resembling
828 functions:
829
830 .. code-block:: c
831
832         #define FOO(x)                          \
833         ({                                      \
834                 typeof(x) ret;                  \
835                 ret = calc_ret(x);              \
836                 (ret);                          \
837         })
838
839 ret is a common name for a local variable - __foo_ret is less likely
840 to collide with an existing variable.
841
842 The cpp manual deals with macros exhaustively. The gcc internals manual also
843 covers RTL which is used frequently with assembly language in the kernel.
844
845
846 13) Printing kernel messages
847 ----------------------------
848
849 Kernel developers like to be seen as literate. Do mind the spelling
850 of kernel messages to make a good impression. Do not use incorrect
851 contractions like ``dont``; use ``do not`` or ``don't`` instead. Make the
852 messages concise, clear, and unambiguous.
853
854 Kernel messages do not have to be terminated with a period.
855
856 Printing numbers in parentheses (%d) adds no value and should be avoided.
857
858 There are a number of driver model diagnostic macros in <linux/device.h>
859 which you should use to make sure messages are matched to the right device
860 and driver, and are tagged with the right level:  dev_err(), dev_warn(),
861 dev_info(), and so forth.  For messages that aren't associated with a
862 particular device, <linux/printk.h> defines pr_notice(), pr_info(),
863 pr_warn(), pr_err(), etc.
864
865 Coming up with good debugging messages can be quite a challenge; and once
866 you have them, they can be a huge help for remote troubleshooting.  However
867 debug message printing is handled differently than printing other non-debug
868 messages.  While the other pr_XXX() functions print unconditionally,
869 pr_debug() does not; it is compiled out by default, unless either DEBUG is
870 defined or CONFIG_DYNAMIC_DEBUG is set.  That is true for dev_dbg() also,
871 and a related convention uses VERBOSE_DEBUG to add dev_vdbg() messages to
872 the ones already enabled by DEBUG.
873
874 Many subsystems have Kconfig debug options to turn on -DDEBUG in the
875 corresponding Makefile; in other cases specific files #define DEBUG.  And
876 when a debug message should be unconditionally printed, such as if it is
877 already inside a debug-related #ifdef section, printk(KERN_DEBUG ...) can be
878 used.
879
880
881 14) Allocating memory
882 ---------------------
883
884 The kernel provides the following general purpose memory allocators:
885 kmalloc(), kzalloc(), kmalloc_array(), kcalloc(), vmalloc(), and
886 vzalloc().  Please refer to the API documentation for further information
887 about them.  :ref:`Documentation/core-api/memory-allocation.rst
888 <memory_allocation>`
889
890 The preferred form for passing a size of a struct is the following:
891
892 .. code-block:: c
893
894         p = kmalloc(sizeof(*p), ...);
895
896 The alternative form where struct name is spelled out hurts readability and
897 introduces an opportunity for a bug when the pointer variable type is changed
898 but the corresponding sizeof that is passed to a memory allocator is not.
899
900 Casting the return value which is a void pointer is redundant. The conversion
901 from void pointer to any other pointer type is guaranteed by the C programming
902 language.
903
904 The preferred form for allocating an array is the following:
905
906 .. code-block:: c
907
908         p = kmalloc_array(n, sizeof(...), ...);
909
910 The preferred form for allocating a zeroed array is the following:
911
912 .. code-block:: c
913
914         p = kcalloc(n, sizeof(...), ...);
915
916 Both forms check for overflow on the allocation size n * sizeof(...),
917 and return NULL if that occurred.
918
919 These generic allocation functions all emit a stack dump on failure when used
920 without __GFP_NOWARN so there is no use in emitting an additional failure
921 message when NULL is returned.
922
923 15) The inline disease
924 ----------------------
925
926 There appears to be a common misperception that gcc has a magic "make me
927 faster" speedup option called ``inline``. While the use of inlines can be
928 appropriate (for example as a means of replacing macros, see Chapter 12), it
929 very often is not. Abundant use of the inline keyword leads to a much bigger
930 kernel, which in turn slows the system as a whole down, due to a bigger
931 icache footprint for the CPU and simply because there is less memory
932 available for the pagecache. Just think about it; a pagecache miss causes a
933 disk seek, which easily takes 5 milliseconds. There are a LOT of cpu cycles
934 that can go into these 5 milliseconds.
935
936 A reasonable rule of thumb is to not put inline at functions that have more
937 than 3 lines of code in them. An exception to this rule are the cases where
938 a parameter is known to be a compiletime constant, and as a result of this
939 constantness you *know* the compiler will be able to optimize most of your
940 function away at compile time. For a good example of this later case, see
941 the kmalloc() inline function.
942
943 Often people argue that adding inline to functions that are static and used
944 only once is always a win since there is no space tradeoff. While this is
945 technically correct, gcc is capable of inlining these automatically without
946 help, and the maintenance issue of removing the inline when a second user
947 appears outweighs the potential value of the hint that tells gcc to do
948 something it would have done anyway.
949
950
951 16) Function return values and names
952 ------------------------------------
953
954 Functions can return values of many different kinds, and one of the
955 most common is a value indicating whether the function succeeded or
956 failed.  Such a value can be represented as an error-code integer
957 (-Exxx = failure, 0 = success) or a ``succeeded`` boolean (0 = failure,
958 non-zero = success).
959
960 Mixing up these two sorts of representations is a fertile source of
961 difficult-to-find bugs.  If the C language included a strong distinction
962 between integers and booleans then the compiler would find these mistakes
963 for us... but it doesn't.  To help prevent such bugs, always follow this
964 convention::
965
966         If the name of a function is an action or an imperative command,
967         the function should return an error-code integer.  If the name
968         is a predicate, the function should return a "succeeded" boolean.
969
970 For example, ``add work`` is a command, and the add_work() function returns 0
971 for success or -EBUSY for failure.  In the same way, ``PCI device present`` is
972 a predicate, and the pci_dev_present() function returns 1 if it succeeds in
973 finding a matching device or 0 if it doesn't.
974
975 All EXPORTed functions must respect this convention, and so should all
976 public functions.  Private (static) functions need not, but it is
977 recommended that they do.
978
979 Functions whose return value is the actual result of a computation, rather
980 than an indication of whether the computation succeeded, are not subject to
981 this rule.  Generally they indicate failure by returning some out-of-range
982 result.  Typical examples would be functions that return pointers; they use
983 NULL or the ERR_PTR mechanism to report failure.
984
985
986 17) Using bool
987 --------------
988
989 The Linux kernel bool type is an alias for the C99 _Bool type. bool values can
990 only evaluate to 0 or 1, and implicit or explicit conversion to bool
991 automatically converts the value to true or false. When using bool types the
992 !! construction is not needed, which eliminates a class of bugs.
993
994 When working with bool values the true and false definitions should be used
995 instead of 1 and 0.
996
997 bool function return types and stack variables are always fine to use whenever
998 appropriate. Use of bool is encouraged to improve readability and is often a
999 better option than 'int' for storing boolean values.
1000
1001 Do not use bool if cache line layout or size of the value matters, as its size
1002 and alignment varies based on the compiled architecture. Structures that are
1003 optimized for alignment and size should not use bool.
1004
1005 If a structure has many true/false values, consider consolidating them into a
1006 bitfield with 1 bit members, or using an appropriate fixed width type, such as
1007 u8.
1008
1009 Similarly for function arguments, many true/false values can be consolidated
1010 into a single bitwise 'flags' argument and 'flags' can often be a more
1011 readable alternative if the call-sites have naked true/false constants.
1012
1013 Otherwise limited use of bool in structures and arguments can improve
1014 readability.
1015
1016 18) Don't re-invent the kernel macros
1017 -------------------------------------
1018
1019 The header file include/linux/kernel.h contains a number of macros that
1020 you should use, rather than explicitly coding some variant of them yourself.
1021 For example, if you need to calculate the length of an array, take advantage
1022 of the macro
1023
1024 .. code-block:: c
1025
1026         #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
1027
1028 Similarly, if you need to calculate the size of some structure member, use
1029
1030 .. code-block:: c
1031
1032         #define sizeof_field(t, f) (sizeof(((t*)0)->f))
1033
1034 There are also min() and max() macros that do strict type checking if you
1035 need them.  Feel free to peruse that header file to see what else is already
1036 defined that you shouldn't reproduce in your code.
1037
1038
1039 19) Editor modelines and other cruft
1040 ------------------------------------
1041
1042 Some editors can interpret configuration information embedded in source files,
1043 indicated with special markers.  For example, emacs interprets lines marked
1044 like this:
1045
1046 .. code-block:: c
1047
1048         -*- mode: c -*-
1049
1050 Or like this:
1051
1052 .. code-block:: c
1053
1054         /*
1055         Local Variables:
1056         compile-command: "gcc -DMAGIC_DEBUG_FLAG foo.c"
1057         End:
1058         */
1059
1060 Vim interprets markers that look like this:
1061
1062 .. code-block:: c
1063
1064         /* vim:set sw=8 noet */
1065
1066 Do not include any of these in source files.  People have their own personal
1067 editor configurations, and your source files should not override them.  This
1068 includes markers for indentation and mode configuration.  People may use their
1069 own custom mode, or may have some other magic method for making indentation
1070 work correctly.
1071
1072
1073 20) Inline assembly
1074 -------------------
1075
1076 In architecture-specific code, you may need to use inline assembly to interface
1077 with CPU or platform functionality.  Don't hesitate to do so when necessary.
1078 However, don't use inline assembly gratuitously when C can do the job.  You can
1079 and should poke hardware from C when possible.
1080
1081 Consider writing simple helper functions that wrap common bits of inline
1082 assembly, rather than repeatedly writing them with slight variations.  Remember
1083 that inline assembly can use C parameters.
1084
1085 Large, non-trivial assembly functions should go in .S files, with corresponding
1086 C prototypes defined in C header files.  The C prototypes for assembly
1087 functions should use ``asmlinkage``.
1088
1089 You may need to mark your asm statement as volatile, to prevent GCC from
1090 removing it if GCC doesn't notice any side effects.  You don't always need to
1091 do so, though, and doing so unnecessarily can limit optimization.
1092
1093 When writing a single inline assembly statement containing multiple
1094 instructions, put each instruction on a separate line in a separate quoted
1095 string, and end each string except the last with ``\n\t`` to properly indent
1096 the next instruction in the assembly output:
1097
1098 .. code-block:: c
1099
1100         asm ("magic %reg1, #42\n\t"
1101              "more_magic %reg2, %reg3"
1102              : /* outputs */ : /* inputs */ : /* clobbers */);
1103
1104
1105 21) Conditional Compilation
1106 ---------------------------
1107
1108 Wherever possible, don't use preprocessor conditionals (#if, #ifdef) in .c
1109 files; doing so makes code harder to read and logic harder to follow.  Instead,
1110 use such conditionals in a header file defining functions for use in those .c
1111 files, providing no-op stub versions in the #else case, and then call those
1112 functions unconditionally from .c files.  The compiler will avoid generating
1113 any code for the stub calls, producing identical results, but the logic will
1114 remain easy to follow.
1115
1116 Prefer to compile out entire functions, rather than portions of functions or
1117 portions of expressions.  Rather than putting an ifdef in an expression, factor
1118 out part or all of the expression into a separate helper function and apply the
1119 conditional to that function.
1120
1121 If you have a function or variable which may potentially go unused in a
1122 particular configuration, and the compiler would warn about its definition
1123 going unused, mark the definition as __maybe_unused rather than wrapping it in
1124 a preprocessor conditional.  (However, if a function or variable *always* goes
1125 unused, delete it.)
1126
1127 Within code, where possible, use the IS_ENABLED macro to convert a Kconfig
1128 symbol into a C boolean expression, and use it in a normal C conditional:
1129
1130 .. code-block:: c
1131
1132         if (IS_ENABLED(CONFIG_SOMETHING)) {
1133                 ...
1134         }
1135
1136 The compiler will constant-fold the conditional away, and include or exclude
1137 the block of code just as with an #ifdef, so this will not add any runtime
1138 overhead.  However, this approach still allows the C compiler to see the code
1139 inside the block, and check it for correctness (syntax, types, symbol
1140 references, etc).  Thus, you still have to use an #ifdef if the code inside the
1141 block references symbols that will not exist if the condition is not met.
1142
1143 At the end of any non-trivial #if or #ifdef block (more than a few lines),
1144 place a comment after the #endif on the same line, noting the conditional
1145 expression used.  For instance:
1146
1147 .. code-block:: c
1148
1149         #ifdef CONFIG_SOMETHING
1150         ...
1151         #endif /* CONFIG_SOMETHING */
1152
1153
1154 Appendix I) References
1155 ----------------------
1156
1157 The C Programming Language, Second Edition
1158 by Brian W. Kernighan and Dennis M. Ritchie.
1159 Prentice Hall, Inc., 1988.
1160 ISBN 0-13-110362-8 (paperback), 0-13-110370-9 (hardback).
1161
1162 The Practice of Programming
1163 by Brian W. Kernighan and Rob Pike.
1164 Addison-Wesley, Inc., 1999.
1165 ISBN 0-201-61586-X.
1166
1167 GNU manuals - where in compliance with K&R and this text - for cpp, gcc,
1168 gcc internals and indent, all available from https://www.gnu.org/manual/
1169
1170 WG14 is the international standardization working group for the programming
1171 language C, URL: http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/
1172
1173 Kernel :ref:`process/coding-style.rst <codingstyle>`, by greg@kroah.com at OLS 2002:
1174 http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2002_kernel_codingstyle_talk/html/