Merge tag 'rtc-5.9' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/abelloni/linux
[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 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
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 For symbol names and documentation, avoid introducing new usage of
323 'master / slave' (or 'slave' independent of 'master') and 'blacklist /
324 whitelist'.
325
326 Recommended replacements for 'master / slave' are:
327     '{primary,main} / {secondary,replica,subordinate}'
328     '{initiator,requester} / {target,responder}'
329     '{controller,host} / {device,worker,proxy}'
330     'leader / follower'
331     'director / performer'
332
333 Recommended replacements for 'blacklist/whitelist' are:
334     'denylist / allowlist'
335     'blocklist / passlist'
336
337 Exceptions for introducing new usage is to maintain a userspace ABI/API,
338 or when updating code for an existing (as of 2020) hardware or protocol
339 specification that mandates those terms. For new specifications
340 translate specification usage of the terminology to the kernel coding
341 standard where possible.
342
343 5) Typedefs
344 -----------
345
346 Please don't use things like ``vps_t``.
347 It's a **mistake** to use typedef for structures and pointers. When you see a
348
349 .. code-block:: c
350
351
352         vps_t a;
353
354 in the source, what does it mean?
355 In contrast, if it says
356
357 .. code-block:: c
358
359         struct virtual_container *a;
360
361 you can actually tell what ``a`` is.
362
363 Lots of people think that typedefs ``help readability``. Not so. They are
364 useful only for:
365
366  (a) totally opaque objects (where the typedef is actively used to **hide**
367      what the object is).
368
369      Example: ``pte_t`` etc. opaque objects that you can only access using
370      the proper accessor functions.
371
372      .. note::
373
374        Opaqueness and ``accessor functions`` are not good in themselves.
375        The reason we have them for things like pte_t etc. is that there
376        really is absolutely **zero** portably accessible information there.
377
378  (b) Clear integer types, where the abstraction **helps** avoid confusion
379      whether it is ``int`` or ``long``.
380
381      u8/u16/u32 are perfectly fine typedefs, although they fit into
382      category (d) better than here.
383
384      .. note::
385
386        Again - there needs to be a **reason** for this. If something is
387        ``unsigned long``, then there's no reason to do
388
389         typedef unsigned long myflags_t;
390
391      but if there is a clear reason for why it under certain circumstances
392      might be an ``unsigned int`` and under other configurations might be
393      ``unsigned long``, then by all means go ahead and use a typedef.
394
395  (c) when you use sparse to literally create a **new** type for
396      type-checking.
397
398  (d) New types which are identical to standard C99 types, in certain
399      exceptional circumstances.
400
401      Although it would only take a short amount of time for the eyes and
402      brain to become accustomed to the standard types like ``uint32_t``,
403      some people object to their use anyway.
404
405      Therefore, the Linux-specific ``u8/u16/u32/u64`` types and their
406      signed equivalents which are identical to standard types are
407      permitted -- although they are not mandatory in new code of your
408      own.
409
410      When editing existing code which already uses one or the other set
411      of types, you should conform to the existing choices in that code.
412
413  (e) Types safe for use in userspace.
414
415      In certain structures which are visible to userspace, we cannot
416      require C99 types and cannot use the ``u32`` form above. Thus, we
417      use __u32 and similar types in all structures which are shared
418      with userspace.
419
420 Maybe there are other cases too, but the rule should basically be to NEVER
421 EVER use a typedef unless you can clearly match one of those rules.
422
423 In general, a pointer, or a struct that has elements that can reasonably
424 be directly accessed should **never** be a typedef.
425
426
427 6) Functions
428 ------------
429
430 Functions should be short and sweet, and do just one thing.  They should
431 fit on one or two screenfuls of text (the ISO/ANSI screen size is 80x24,
432 as we all know), and do one thing and do that well.
433
434 The maximum length of a function is inversely proportional to the
435 complexity and indentation level of that function.  So, if you have a
436 conceptually simple function that is just one long (but simple)
437 case-statement, where you have to do lots of small things for a lot of
438 different cases, it's OK to have a longer function.
439
440 However, if you have a complex function, and you suspect that a
441 less-than-gifted first-year high-school student might not even
442 understand what the function is all about, you should adhere to the
443 maximum limits all the more closely.  Use helper functions with
444 descriptive names (you can ask the compiler to in-line them if you think
445 it's performance-critical, and it will probably do a better job of it
446 than you would have done).
447
448 Another measure of the function is the number of local variables.  They
449 shouldn't exceed 5-10, or you're doing something wrong.  Re-think the
450 function, and split it into smaller pieces.  A human brain can
451 generally easily keep track of about 7 different things, anything more
452 and it gets confused.  You know you're brilliant, but maybe you'd like
453 to understand what you did 2 weeks from now.
454
455 In source files, separate functions with one blank line.  If the function is
456 exported, the **EXPORT** macro for it should follow immediately after the
457 closing function brace line.  E.g.:
458
459 .. code-block:: c
460
461         int system_is_up(void)
462         {
463                 return system_state == SYSTEM_RUNNING;
464         }
465         EXPORT_SYMBOL(system_is_up);
466
467 In function prototypes, include parameter names with their data types.
468 Although this is not required by the C language, it is preferred in Linux
469 because it is a simple way to add valuable information for the reader.
470
471 Do not use the ``extern`` keyword with function prototypes as this makes
472 lines longer and isn't strictly necessary.
473
474
475 7) Centralized exiting of functions
476 -----------------------------------
477
478 Albeit deprecated by some people, the equivalent of the goto statement is
479 used frequently by compilers in form of the unconditional jump instruction.
480
481 The goto statement comes in handy when a function exits from multiple
482 locations and some common work such as cleanup has to be done.  If there is no
483 cleanup needed then just return directly.
484
485 Choose label names which say what the goto does or why the goto exists.  An
486 example of a good name could be ``out_free_buffer:`` if the goto frees ``buffer``.
487 Avoid using GW-BASIC names like ``err1:`` and ``err2:``, as you would have to
488 renumber them if you ever add or remove exit paths, and they make correctness
489 difficult to verify anyway.
490
491 The rationale for using gotos is:
492
493 - unconditional statements are easier to understand and follow
494 - nesting is reduced
495 - errors by not updating individual exit points when making
496   modifications are prevented
497 - saves the compiler work to optimize redundant code away ;)
498
499 .. code-block:: c
500
501         int fun(int a)
502         {
503                 int result = 0;
504                 char *buffer;
505
506                 buffer = kmalloc(SIZE, GFP_KERNEL);
507                 if (!buffer)
508                         return -ENOMEM;
509
510                 if (condition1) {
511                         while (loop1) {
512                                 ...
513                         }
514                         result = 1;
515                         goto out_free_buffer;
516                 }
517                 ...
518         out_free_buffer:
519                 kfree(buffer);
520                 return result;
521         }
522
523 A common type of bug to be aware of is ``one err bugs`` which look like this:
524
525 .. code-block:: c
526
527         err:
528                 kfree(foo->bar);
529                 kfree(foo);
530                 return ret;
531
532 The bug in this code is that on some exit paths ``foo`` is NULL.  Normally the
533 fix for this is to split it up into two error labels ``err_free_bar:`` and
534 ``err_free_foo:``:
535
536 .. code-block:: c
537
538          err_free_bar:
539                 kfree(foo->bar);
540          err_free_foo:
541                 kfree(foo);
542                 return ret;
543
544 Ideally you should simulate errors to test all exit paths.
545
546
547 8) Commenting
548 -------------
549
550 Comments are good, but there is also a danger of over-commenting.  NEVER
551 try to explain HOW your code works in a comment: it's much better to
552 write the code so that the **working** is obvious, and it's a waste of
553 time to explain badly written code.
554
555 Generally, you want your comments to tell WHAT your code does, not HOW.
556 Also, try to avoid putting comments inside a function body: if the
557 function is so complex that you need to separately comment parts of it,
558 you should probably go back to chapter 6 for a while.  You can make
559 small comments to note or warn about something particularly clever (or
560 ugly), but try to avoid excess.  Instead, put the comments at the head
561 of the function, telling people what it does, and possibly WHY it does
562 it.
563
564 When commenting the kernel API functions, please use the kernel-doc format.
565 See the files at :ref:`Documentation/doc-guide/ <doc_guide>` and
566 ``scripts/kernel-doc`` for details.
567
568 The preferred style for long (multi-line) comments is:
569
570 .. code-block:: c
571
572         /*
573          * This is the preferred style for multi-line
574          * comments in the Linux kernel source code.
575          * Please use it consistently.
576          *
577          * Description:  A column of asterisks on the left side,
578          * with beginning and ending almost-blank lines.
579          */
580
581 For files in net/ and drivers/net/ the preferred style for long (multi-line)
582 comments is a little different.
583
584 .. code-block:: c
585
586         /* The preferred comment style for files in net/ and drivers/net
587          * looks like this.
588          *
589          * It is nearly the same as the generally preferred comment style,
590          * but there is no initial almost-blank line.
591          */
592
593 It's also important to comment data, whether they are basic types or derived
594 types.  To this end, use just one data declaration per line (no commas for
595 multiple data declarations).  This leaves you room for a small comment on each
596 item, explaining its use.
597
598
599 9) You've made a mess of it
600 ---------------------------
601
602 That's OK, we all do.  You've probably been told by your long-time Unix
603 user helper that ``GNU emacs`` automatically formats the C sources for
604 you, and you've noticed that yes, it does do that, but the defaults it
605 uses are less than desirable (in fact, they are worse than random
606 typing - an infinite number of monkeys typing into GNU emacs would never
607 make a good program).
608
609 So, you can either get rid of GNU emacs, or change it to use saner
610 values.  To do the latter, you can stick the following in your .emacs file:
611
612 .. code-block:: none
613
614   (defun c-lineup-arglist-tabs-only (ignored)
615     "Line up argument lists by tabs, not spaces"
616     (let* ((anchor (c-langelem-pos c-syntactic-element))
617            (column (c-langelem-2nd-pos c-syntactic-element))
618            (offset (- (1+ column) anchor))
619            (steps (floor offset c-basic-offset)))
620       (* (max steps 1)
621          c-basic-offset)))
622
623   (dir-locals-set-class-variables
624    'linux-kernel
625    '((c-mode . (
626           (c-basic-offset . 8)
627           (c-label-minimum-indentation . 0)
628           (c-offsets-alist . (
629                   (arglist-close         . c-lineup-arglist-tabs-only)
630                   (arglist-cont-nonempty .
631                       (c-lineup-gcc-asm-reg c-lineup-arglist-tabs-only))
632                   (arglist-intro         . +)
633                   (brace-list-intro      . +)
634                   (c                     . c-lineup-C-comments)
635                   (case-label            . 0)
636                   (comment-intro         . c-lineup-comment)
637                   (cpp-define-intro      . +)
638                   (cpp-macro             . -1000)
639                   (cpp-macro-cont        . +)
640                   (defun-block-intro     . +)
641                   (else-clause           . 0)
642                   (func-decl-cont        . +)
643                   (inclass               . +)
644                   (inher-cont            . c-lineup-multi-inher)
645                   (knr-argdecl-intro     . 0)
646                   (label                 . -1000)
647                   (statement             . 0)
648                   (statement-block-intro . +)
649                   (statement-case-intro  . +)
650                   (statement-cont        . +)
651                   (substatement          . +)
652                   ))
653           (indent-tabs-mode . t)
654           (show-trailing-whitespace . t)
655           ))))
656
657   (dir-locals-set-directory-class
658    (expand-file-name "~/src/linux-trees")
659    'linux-kernel)
660
661 This will make emacs go better with the kernel coding style for C
662 files below ``~/src/linux-trees``.
663
664 But even if you fail in getting emacs to do sane formatting, not
665 everything is lost: use ``indent``.
666
667 Now, again, GNU indent has the same brain-dead settings that GNU emacs
668 has, which is why you need to give it a few command line options.
669 However, that's not too bad, because even the makers of GNU indent
670 recognize the authority of K&R (the GNU people aren't evil, they are
671 just severely misguided in this matter), so you just give indent the
672 options ``-kr -i8`` (stands for ``K&R, 8 character indents``), or use
673 ``scripts/Lindent``, which indents in the latest style.
674
675 ``indent`` has a lot of options, and especially when it comes to comment
676 re-formatting you may want to take a look at the man page.  But
677 remember: ``indent`` is not a fix for bad programming.
678
679 Note that you can also use the ``clang-format`` tool to help you with
680 these rules, to quickly re-format parts of your code automatically,
681 and to review full files in order to spot coding style mistakes,
682 typos and possible improvements. It is also handy for sorting ``#includes``,
683 for aligning variables/macros, for reflowing text and other similar tasks.
684 See the file :ref:`Documentation/process/clang-format.rst <clangformat>`
685 for more details.
686
687
688 10) Kconfig configuration files
689 -------------------------------
690
691 For all of the Kconfig* configuration files throughout the source tree,
692 the indentation is somewhat different.  Lines under a ``config`` definition
693 are indented with one tab, while help text is indented an additional two
694 spaces.  Example::
695
696   config AUDIT
697         bool "Auditing support"
698         depends on NET
699         help
700           Enable auditing infrastructure that can be used with another
701           kernel subsystem, such as SELinux (which requires this for
702           logging of avc messages output).  Does not do system-call
703           auditing without CONFIG_AUDITSYSCALL.
704
705 Seriously dangerous features (such as write support for certain
706 filesystems) should advertise this prominently in their prompt string::
707
708   config ADFS_FS_RW
709         bool "ADFS write support (DANGEROUS)"
710         depends on ADFS_FS
711         ...
712
713 For full documentation on the configuration files, see the file
714 Documentation/kbuild/kconfig-language.rst.
715
716
717 11) Data structures
718 -------------------
719
720 Data structures that have visibility outside the single-threaded
721 environment they are created and destroyed in should always have
722 reference counts.  In the kernel, garbage collection doesn't exist (and
723 outside the kernel garbage collection is slow and inefficient), which
724 means that you absolutely **have** to reference count all your uses.
725
726 Reference counting means that you can avoid locking, and allows multiple
727 users to have access to the data structure in parallel - and not having
728 to worry about the structure suddenly going away from under them just
729 because they slept or did something else for a while.
730
731 Note that locking is **not** a replacement for reference counting.
732 Locking is used to keep data structures coherent, while reference
733 counting is a memory management technique.  Usually both are needed, and
734 they are not to be confused with each other.
735
736 Many data structures can indeed have two levels of reference counting,
737 when there are users of different ``classes``.  The subclass count counts
738 the number of subclass users, and decrements the global count just once
739 when the subclass count goes to zero.
740
741 Examples of this kind of ``multi-level-reference-counting`` can be found in
742 memory management (``struct mm_struct``: mm_users and mm_count), and in
743 filesystem code (``struct super_block``: s_count and s_active).
744
745 Remember: if another thread can find your data structure, and you don't
746 have a reference count on it, you almost certainly have a bug.
747
748
749 12) Macros, Enums and RTL
750 -------------------------
751
752 Names of macros defining constants and labels in enums are capitalized.
753
754 .. code-block:: c
755
756         #define CONSTANT 0x12345
757
758 Enums are preferred when defining several related constants.
759
760 CAPITALIZED macro names are appreciated but macros resembling functions
761 may be named in lower case.
762
763 Generally, inline functions are preferable to macros resembling functions.
764
765 Macros with multiple statements should be enclosed in a do - while block:
766
767 .. code-block:: c
768
769         #define macrofun(a, b, c)                       \
770                 do {                                    \
771                         if (a == 5)                     \
772                                 do_this(b, c);          \
773                 } while (0)
774
775 Things to avoid when using macros:
776
777 1) macros that affect control flow:
778
779 .. code-block:: c
780
781         #define FOO(x)                                  \
782                 do {                                    \
783                         if (blah(x) < 0)                \
784                                 return -EBUGGERED;      \
785                 } while (0)
786
787 is a **very** bad idea.  It looks like a function call but exits the ``calling``
788 function; don't break the internal parsers of those who will read the code.
789
790 2) macros that depend on having a local variable with a magic name:
791
792 .. code-block:: c
793
794         #define FOO(val) bar(index, val)
795
796 might look like a good thing, but it's confusing as hell when one reads the
797 code and it's prone to breakage from seemingly innocent changes.
798
799 3) macros with arguments that are used as l-values: FOO(x) = y; will
800 bite you if somebody e.g. turns FOO into an inline function.
801
802 4) forgetting about precedence: macros defining constants using expressions
803 must enclose the expression in parentheses. Beware of similar issues with
804 macros using parameters.
805
806 .. code-block:: c
807
808         #define CONSTANT 0x4000
809         #define CONSTEXP (CONSTANT | 3)
810
811 5) namespace collisions when defining local variables in macros resembling
812 functions:
813
814 .. code-block:: c
815
816         #define FOO(x)                          \
817         ({                                      \
818                 typeof(x) ret;                  \
819                 ret = calc_ret(x);              \
820                 (ret);                          \
821         })
822
823 ret is a common name for a local variable - __foo_ret is less likely
824 to collide with an existing variable.
825
826 The cpp manual deals with macros exhaustively. The gcc internals manual also
827 covers RTL which is used frequently with assembly language in the kernel.
828
829
830 13) Printing kernel messages
831 ----------------------------
832
833 Kernel developers like to be seen as literate. Do mind the spelling
834 of kernel messages to make a good impression. Do not use incorrect
835 contractions like ``dont``; use ``do not`` or ``don't`` instead. Make the
836 messages concise, clear, and unambiguous.
837
838 Kernel messages do not have to be terminated with a period.
839
840 Printing numbers in parentheses (%d) adds no value and should be avoided.
841
842 There are a number of driver model diagnostic macros in <linux/device.h>
843 which you should use to make sure messages are matched to the right device
844 and driver, and are tagged with the right level:  dev_err(), dev_warn(),
845 dev_info(), and so forth.  For messages that aren't associated with a
846 particular device, <linux/printk.h> defines pr_notice(), pr_info(),
847 pr_warn(), pr_err(), etc.
848
849 Coming up with good debugging messages can be quite a challenge; and once
850 you have them, they can be a huge help for remote troubleshooting.  However
851 debug message printing is handled differently than printing other non-debug
852 messages.  While the other pr_XXX() functions print unconditionally,
853 pr_debug() does not; it is compiled out by default, unless either DEBUG is
854 defined or CONFIG_DYNAMIC_DEBUG is set.  That is true for dev_dbg() also,
855 and a related convention uses VERBOSE_DEBUG to add dev_vdbg() messages to
856 the ones already enabled by DEBUG.
857
858 Many subsystems have Kconfig debug options to turn on -DDEBUG in the
859 corresponding Makefile; in other cases specific files #define DEBUG.  And
860 when a debug message should be unconditionally printed, such as if it is
861 already inside a debug-related #ifdef section, printk(KERN_DEBUG ...) can be
862 used.
863
864
865 14) Allocating memory
866 ---------------------
867
868 The kernel provides the following general purpose memory allocators:
869 kmalloc(), kzalloc(), kmalloc_array(), kcalloc(), vmalloc(), and
870 vzalloc().  Please refer to the API documentation for further information
871 about them.  :ref:`Documentation/core-api/memory-allocation.rst
872 <memory_allocation>`
873
874 The preferred form for passing a size of a struct is the following:
875
876 .. code-block:: c
877
878         p = kmalloc(sizeof(*p), ...);
879
880 The alternative form where struct name is spelled out hurts readability and
881 introduces an opportunity for a bug when the pointer variable type is changed
882 but the corresponding sizeof that is passed to a memory allocator is not.
883
884 Casting the return value which is a void pointer is redundant. The conversion
885 from void pointer to any other pointer type is guaranteed by the C programming
886 language.
887
888 The preferred form for allocating an array is the following:
889
890 .. code-block:: c
891
892         p = kmalloc_array(n, sizeof(...), ...);
893
894 The preferred form for allocating a zeroed array is the following:
895
896 .. code-block:: c
897
898         p = kcalloc(n, sizeof(...), ...);
899
900 Both forms check for overflow on the allocation size n * sizeof(...),
901 and return NULL if that occurred.
902
903 These generic allocation functions all emit a stack dump on failure when used
904 without __GFP_NOWARN so there is no use in emitting an additional failure
905 message when NULL is returned.
906
907 15) The inline disease
908 ----------------------
909
910 There appears to be a common misperception that gcc has a magic "make me
911 faster" speedup option called ``inline``. While the use of inlines can be
912 appropriate (for example as a means of replacing macros, see Chapter 12), it
913 very often is not. Abundant use of the inline keyword leads to a much bigger
914 kernel, which in turn slows the system as a whole down, due to a bigger
915 icache footprint for the CPU and simply because there is less memory
916 available for the pagecache. Just think about it; a pagecache miss causes a
917 disk seek, which easily takes 5 milliseconds. There are a LOT of cpu cycles
918 that can go into these 5 milliseconds.
919
920 A reasonable rule of thumb is to not put inline at functions that have more
921 than 3 lines of code in them. An exception to this rule are the cases where
922 a parameter is known to be a compiletime constant, and as a result of this
923 constantness you *know* the compiler will be able to optimize most of your
924 function away at compile time. For a good example of this later case, see
925 the kmalloc() inline function.
926
927 Often people argue that adding inline to functions that are static and used
928 only once is always a win since there is no space tradeoff. While this is
929 technically correct, gcc is capable of inlining these automatically without
930 help, and the maintenance issue of removing the inline when a second user
931 appears outweighs the potential value of the hint that tells gcc to do
932 something it would have done anyway.
933
934
935 16) Function return values and names
936 ------------------------------------
937
938 Functions can return values of many different kinds, and one of the
939 most common is a value indicating whether the function succeeded or
940 failed.  Such a value can be represented as an error-code integer
941 (-Exxx = failure, 0 = success) or a ``succeeded`` boolean (0 = failure,
942 non-zero = success).
943
944 Mixing up these two sorts of representations is a fertile source of
945 difficult-to-find bugs.  If the C language included a strong distinction
946 between integers and booleans then the compiler would find these mistakes
947 for us... but it doesn't.  To help prevent such bugs, always follow this
948 convention::
949
950         If the name of a function is an action or an imperative command,
951         the function should return an error-code integer.  If the name
952         is a predicate, the function should return a "succeeded" boolean.
953
954 For example, ``add work`` is a command, and the add_work() function returns 0
955 for success or -EBUSY for failure.  In the same way, ``PCI device present`` is
956 a predicate, and the pci_dev_present() function returns 1 if it succeeds in
957 finding a matching device or 0 if it doesn't.
958
959 All EXPORTed functions must respect this convention, and so should all
960 public functions.  Private (static) functions need not, but it is
961 recommended that they do.
962
963 Functions whose return value is the actual result of a computation, rather
964 than an indication of whether the computation succeeded, are not subject to
965 this rule.  Generally they indicate failure by returning some out-of-range
966 result.  Typical examples would be functions that return pointers; they use
967 NULL or the ERR_PTR mechanism to report failure.
968
969
970 17) Using bool
971 --------------
972
973 The Linux kernel bool type is an alias for the C99 _Bool type. bool values can
974 only evaluate to 0 or 1, and implicit or explicit conversion to bool
975 automatically converts the value to true or false. When using bool types the
976 !! construction is not needed, which eliminates a class of bugs.
977
978 When working with bool values the true and false definitions should be used
979 instead of 1 and 0.
980
981 bool function return types and stack variables are always fine to use whenever
982 appropriate. Use of bool is encouraged to improve readability and is often a
983 better option than 'int' for storing boolean values.
984
985 Do not use bool if cache line layout or size of the value matters, as its size
986 and alignment varies based on the compiled architecture. Structures that are
987 optimized for alignment and size should not use bool.
988
989 If a structure has many true/false values, consider consolidating them into a
990 bitfield with 1 bit members, or using an appropriate fixed width type, such as
991 u8.
992
993 Similarly for function arguments, many true/false values can be consolidated
994 into a single bitwise 'flags' argument and 'flags' can often be a more
995 readable alternative if the call-sites have naked true/false constants.
996
997 Otherwise limited use of bool in structures and arguments can improve
998 readability.
999
1000 18) Don't re-invent the kernel macros
1001 -------------------------------------
1002
1003 The header file include/linux/kernel.h contains a number of macros that
1004 you should use, rather than explicitly coding some variant of them yourself.
1005 For example, if you need to calculate the length of an array, take advantage
1006 of the macro
1007
1008 .. code-block:: c
1009
1010         #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
1011
1012 Similarly, if you need to calculate the size of some structure member, use
1013
1014 .. code-block:: c
1015
1016         #define sizeof_field(t, f) (sizeof(((t*)0)->f))
1017
1018 There are also min() and max() macros that do strict type checking if you
1019 need them.  Feel free to peruse that header file to see what else is already
1020 defined that you shouldn't reproduce in your code.
1021
1022
1023 19) Editor modelines and other cruft
1024 ------------------------------------
1025
1026 Some editors can interpret configuration information embedded in source files,
1027 indicated with special markers.  For example, emacs interprets lines marked
1028 like this:
1029
1030 .. code-block:: c
1031
1032         -*- mode: c -*-
1033
1034 Or like this:
1035
1036 .. code-block:: c
1037
1038         /*
1039         Local Variables:
1040         compile-command: "gcc -DMAGIC_DEBUG_FLAG foo.c"
1041         End:
1042         */
1043
1044 Vim interprets markers that look like this:
1045
1046 .. code-block:: c
1047
1048         /* vim:set sw=8 noet */
1049
1050 Do not include any of these in source files.  People have their own personal
1051 editor configurations, and your source files should not override them.  This
1052 includes markers for indentation and mode configuration.  People may use their
1053 own custom mode, or may have some other magic method for making indentation
1054 work correctly.
1055
1056
1057 20) Inline assembly
1058 -------------------
1059
1060 In architecture-specific code, you may need to use inline assembly to interface
1061 with CPU or platform functionality.  Don't hesitate to do so when necessary.
1062 However, don't use inline assembly gratuitously when C can do the job.  You can
1063 and should poke hardware from C when possible.
1064
1065 Consider writing simple helper functions that wrap common bits of inline
1066 assembly, rather than repeatedly writing them with slight variations.  Remember
1067 that inline assembly can use C parameters.
1068
1069 Large, non-trivial assembly functions should go in .S files, with corresponding
1070 C prototypes defined in C header files.  The C prototypes for assembly
1071 functions should use ``asmlinkage``.
1072
1073 You may need to mark your asm statement as volatile, to prevent GCC from
1074 removing it if GCC doesn't notice any side effects.  You don't always need to
1075 do so, though, and doing so unnecessarily can limit optimization.
1076
1077 When writing a single inline assembly statement containing multiple
1078 instructions, put each instruction on a separate line in a separate quoted
1079 string, and end each string except the last with ``\n\t`` to properly indent
1080 the next instruction in the assembly output:
1081
1082 .. code-block:: c
1083
1084         asm ("magic %reg1, #42\n\t"
1085              "more_magic %reg2, %reg3"
1086              : /* outputs */ : /* inputs */ : /* clobbers */);
1087
1088
1089 21) Conditional Compilation
1090 ---------------------------
1091
1092 Wherever possible, don't use preprocessor conditionals (#if, #ifdef) in .c
1093 files; doing so makes code harder to read and logic harder to follow.  Instead,
1094 use such conditionals in a header file defining functions for use in those .c
1095 files, providing no-op stub versions in the #else case, and then call those
1096 functions unconditionally from .c files.  The compiler will avoid generating
1097 any code for the stub calls, producing identical results, but the logic will
1098 remain easy to follow.
1099
1100 Prefer to compile out entire functions, rather than portions of functions or
1101 portions of expressions.  Rather than putting an ifdef in an expression, factor
1102 out part or all of the expression into a separate helper function and apply the
1103 conditional to that function.
1104
1105 If you have a function or variable which may potentially go unused in a
1106 particular configuration, and the compiler would warn about its definition
1107 going unused, mark the definition as __maybe_unused rather than wrapping it in
1108 a preprocessor conditional.  (However, if a function or variable *always* goes
1109 unused, delete it.)
1110
1111 Within code, where possible, use the IS_ENABLED macro to convert a Kconfig
1112 symbol into a C boolean expression, and use it in a normal C conditional:
1113
1114 .. code-block:: c
1115
1116         if (IS_ENABLED(CONFIG_SOMETHING)) {
1117                 ...
1118         }
1119
1120 The compiler will constant-fold the conditional away, and include or exclude
1121 the block of code just as with an #ifdef, so this will not add any runtime
1122 overhead.  However, this approach still allows the C compiler to see the code
1123 inside the block, and check it for correctness (syntax, types, symbol
1124 references, etc).  Thus, you still have to use an #ifdef if the code inside the
1125 block references symbols that will not exist if the condition is not met.
1126
1127 At the end of any non-trivial #if or #ifdef block (more than a few lines),
1128 place a comment after the #endif on the same line, noting the conditional
1129 expression used.  For instance:
1130
1131 .. code-block:: c
1132
1133         #ifdef CONFIG_SOMETHING
1134         ...
1135         #endif /* CONFIG_SOMETHING */
1136
1137
1138 Appendix I) References
1139 ----------------------
1140
1141 The C Programming Language, Second Edition
1142 by Brian W. Kernighan and Dennis M. Ritchie.
1143 Prentice Hall, Inc., 1988.
1144 ISBN 0-13-110362-8 (paperback), 0-13-110370-9 (hardback).
1145
1146 The Practice of Programming
1147 by Brian W. Kernighan and Rob Pike.
1148 Addison-Wesley, Inc., 1999.
1149 ISBN 0-201-61586-X.
1150
1151 GNU manuals - where in compliance with K&R and this text - for cpp, gcc,
1152 gcc internals and indent, all available from https://www.gnu.org/manual/
1153
1154 WG14 is the international standardization working group for the programming
1155 language C, URL: http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/
1156
1157 Kernel :ref:`process/coding-style.rst <codingstyle>`, by greg@kroah.com at OLS 2002:
1158 http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2002_kernel_codingstyle_talk/html/