[PATCH] x86-64: Handle 32 bit PerfMon Counter writes cleanly in x86_64 nmi_watchdog
[linux-2.6/next.git] / Documentation / CodingStyle
blob9069189e78ef3c7ec272bbeebda291d509b2b66a
2                 Linux kernel coding style
4 This is a short document describing the preferred coding style for the
5 linux kernel.  Coding style is very personal, and I won't _force_ my
6 views on anybody, but this is what goes for anything that I have to be
7 able to maintain, and I'd prefer it for most other things too.  Please
8 at least consider the points made here.
10 First off, I'd suggest printing out a copy of the GNU coding standards,
11 and NOT read it.  Burn them, it's a great symbolic gesture.
13 Anyway, here goes:
16                 Chapter 1: Indentation
18 Tabs are 8 characters, and thus indentations are also 8 characters.
19 There are heretic movements that try to make indentations 4 (or even 2!)
20 characters deep, and that is akin to trying to define the value of PI to
21 be 3.
23 Rationale: The whole idea behind indentation is to clearly define where
24 a block of control starts and ends.  Especially when you've been looking
25 at your screen for 20 straight hours, you'll find it a lot easier to see
26 how the indentation works if you have large indentations.
28 Now, some people will claim that having 8-character indentations makes
29 the code move too far to the right, and makes it hard to read on a
30 80-character terminal screen.  The answer to that is that if you need
31 more than 3 levels of indentation, you're screwed anyway, and should fix
32 your program.
34 In short, 8-char indents make things easier to read, and have the added
35 benefit of warning you when you're nesting your functions too deep.
36 Heed that warning.
38 The preferred way to ease multiple indentation levels in a switch statement is
39 to align the "switch" and its subordinate "case" labels in the same column
40 instead of "double-indenting" the "case" labels.  E.g.:
42         switch (suffix) {
43         case 'G':
44         case 'g':
45                 mem <<= 30;
46                 break;
47         case 'M':
48         case 'm':
49                 mem <<= 20;
50                 break;
51         case 'K':
52         case 'k':
53                 mem <<= 10;
54                 /* fall through */
55         default:
56                 break;
57         }
60 Don't put multiple statements on a single line unless you have
61 something to hide:
63         if (condition) do_this;
64           do_something_everytime;
66 Don't put multiple assignments on a single line either.  Kernel coding style
67 is super simple.  Avoid tricky expressions.
69 Outside of comments, documentation and except in Kconfig, spaces are never
70 used for indentation, and the above example is deliberately broken.
72 Get a decent editor and don't leave whitespace at the end of lines.
75                 Chapter 2: Breaking long lines and strings
77 Coding style is all about readability and maintainability using commonly
78 available tools.
80 The limit on the length of lines is 80 columns and this is a hard limit.
82 Statements longer than 80 columns will be broken into sensible chunks.
83 Descendants are always substantially shorter than the parent and are placed
84 substantially to the right. The same applies to function headers with a long
85 argument list. Long strings are as well broken into shorter strings.
87 void fun(int a, int b, int c)
89         if (condition)
90                 printk(KERN_WARNING "Warning this is a long printk with "
91                                                 "3 parameters a: %u b: %u "
92                                                 "c: %u \n", a, b, c);
93         else
94                 next_statement;
97                 Chapter 3: Placing Braces and Spaces
99 The other issue that always comes up in C styling is the placement of
100 braces.  Unlike the indent size, there are few technical reasons to
101 choose one placement strategy over the other, but the preferred way, as
102 shown to us by the prophets Kernighan and Ritchie, is to put the opening
103 brace last on the line, and put the closing brace first, thusly:
105         if (x is true) {
106                 we do y
107         }
109 This applies to all non-function statement blocks (if, switch, for,
110 while, do).  E.g.:
112         switch (action) {
113         case KOBJ_ADD:
114                 return "add";
115         case KOBJ_REMOVE:
116                 return "remove";
117         case KOBJ_CHANGE:
118                 return "change";
119         default:
120                 return NULL;
121         }
123 However, there is one special case, namely functions: they have the
124 opening brace at the beginning of the next line, thus:
126         int function(int x)
127         {
128                 body of function
129         }
131 Heretic people all over the world have claimed that this inconsistency
132 is ...  well ...  inconsistent, but all right-thinking people know that
133 (a) K&R are _right_ and (b) K&R are right.  Besides, functions are
134 special anyway (you can't nest them in C).
136 Note that the closing brace is empty on a line of its own, _except_ in
137 the cases where it is followed by a continuation of the same statement,
138 ie a "while" in a do-statement or an "else" in an if-statement, like
139 this:
141         do {
142                 body of do-loop
143         } while (condition);
147         if (x == y) {
148                 ..
149         } else if (x > y) {
150                 ...
151         } else {
152                 ....
153         }
155 Rationale: K&R.
157 Also, note that this brace-placement also minimizes the number of empty
158 (or almost empty) lines, without any loss of readability.  Thus, as the
159 supply of new-lines on your screen is not a renewable resource (think
160 25-line terminal screens here), you have more empty lines to put
161 comments on.
163                 3.1:  Spaces
165 Linux kernel style for use of spaces depends (mostly) on
166 function-versus-keyword usage.  Use a space after (most) keywords.  The
167 notable exceptions are sizeof, typeof, alignof, and __attribute__, which look
168 somewhat like functions (and are usually used with parentheses in Linux,
169 although they are not required in the language, as in: "sizeof info" after
170 "struct fileinfo info;" is declared).
172 So use a space after these keywords:
173         if, switch, case, for, do, while
174 but not with sizeof, typeof, alignof, or __attribute__.  E.g.,
175         s = sizeof(struct file);
177 Do not add spaces around (inside) parenthesized expressions.  This example is
178 *bad*:
180         s = sizeof( struct file );
182 When declaring pointer data or a function that returns a pointer type, the
183 preferred use of '*' is adjacent to the data name or function name and not
184 adjacent to the type name.  Examples:
186         char *linux_banner;
187         unsigned long long memparse(char *ptr, char **retptr);
188         char *match_strdup(substring_t *s);
190 Use one space around (on each side of) most binary and ternary operators,
191 such as any of these:
193         =  +  -  <  >  *  /  %  |  &  ^  <=  >=  ==  !=  ?  :
195 but no space after unary operators:
196         &  *  +  -  ~  !  sizeof  typeof  alignof  __attribute__  defined
198 no space before the postfix increment & decrement unary operators:
199         ++  --
201 no space after the prefix increment & decrement unary operators:
202         ++  --
204 and no space around the '.' and "->" structure member operators.
207                 Chapter 4: Naming
209 C is a Spartan language, and so should your naming be.  Unlike Modula-2
210 and Pascal programmers, C programmers do not use cute names like
211 ThisVariableIsATemporaryCounter.  A C programmer would call that
212 variable "tmp", which is much easier to write, and not the least more
213 difficult to understand.
215 HOWEVER, while mixed-case names are frowned upon, descriptive names for
216 global variables are a must.  To call a global function "foo" is a
217 shooting offense.
219 GLOBAL variables (to be used only if you _really_ need them) need to
220 have descriptive names, as do global functions.  If you have a function
221 that counts the number of active users, you should call that
222 "count_active_users()" or similar, you should _not_ call it "cntusr()".
224 Encoding the type of a function into the name (so-called Hungarian
225 notation) is brain damaged - the compiler knows the types anyway and can
226 check those, and it only confuses the programmer.  No wonder MicroSoft
227 makes buggy programs.
229 LOCAL variable names should be short, and to the point.  If you have
230 some random integer loop counter, it should probably be called "i".
231 Calling it "loop_counter" is non-productive, if there is no chance of it
232 being mis-understood.  Similarly, "tmp" can be just about any type of
233 variable that is used to hold a temporary value.
235 If you are afraid to mix up your local variable names, you have another
236 problem, which is called the function-growth-hormone-imbalance syndrome.
237 See chapter 6 (Functions).
240                 Chapter 5: Typedefs
242 Please don't use things like "vps_t".
244 It's a _mistake_ to use typedef for structures and pointers. When you see a
246         vps_t a;
248 in the source, what does it mean?
250 In contrast, if it says
252         struct virtual_container *a;
254 you can actually tell what "a" is.
256 Lots of people think that typedefs "help readability". Not so. They are
257 useful only for:
259  (a) totally opaque objects (where the typedef is actively used to _hide_
260      what the object is).
262      Example: "pte_t" etc. opaque objects that you can only access using
263      the proper accessor functions.
265      NOTE! Opaqueness and "accessor functions" are not good in themselves.
266      The reason we have them for things like pte_t etc. is that there
267      really is absolutely _zero_ portably accessible information there.
269  (b) Clear integer types, where the abstraction _helps_ avoid confusion
270      whether it is "int" or "long".
272      u8/u16/u32 are perfectly fine typedefs, although they fit into
273      category (d) better than here.
275      NOTE! Again - there needs to be a _reason_ for this. If something is
276      "unsigned long", then there's no reason to do
278         typedef unsigned long myflags_t;
280      but if there is a clear reason for why it under certain circumstances
281      might be an "unsigned int" and under other configurations might be
282      "unsigned long", then by all means go ahead and use a typedef.
284  (c) when you use sparse to literally create a _new_ type for
285      type-checking.
287  (d) New types which are identical to standard C99 types, in certain
288      exceptional circumstances.
290      Although it would only take a short amount of time for the eyes and
291      brain to become accustomed to the standard types like 'uint32_t',
292      some people object to their use anyway.
294      Therefore, the Linux-specific 'u8/u16/u32/u64' types and their
295      signed equivalents which are identical to standard types are
296      permitted -- although they are not mandatory in new code of your
297      own.
299      When editing existing code which already uses one or the other set
300      of types, you should conform to the existing choices in that code.
302  (e) Types safe for use in userspace.
304      In certain structures which are visible to userspace, we cannot
305      require C99 types and cannot use the 'u32' form above. Thus, we
306      use __u32 and similar types in all structures which are shared
307      with userspace.
309 Maybe there are other cases too, but the rule should basically be to NEVER
310 EVER use a typedef unless you can clearly match one of those rules.
312 In general, a pointer, or a struct that has elements that can reasonably
313 be directly accessed should _never_ be a typedef.
316                 Chapter 6: Functions
318 Functions should be short and sweet, and do just one thing.  They should
319 fit on one or two screenfuls of text (the ISO/ANSI screen size is 80x24,
320 as we all know), and do one thing and do that well.
322 The maximum length of a function is inversely proportional to the
323 complexity and indentation level of that function.  So, if you have a
324 conceptually simple function that is just one long (but simple)
325 case-statement, where you have to do lots of small things for a lot of
326 different cases, it's OK to have a longer function.
328 However, if you have a complex function, and you suspect that a
329 less-than-gifted first-year high-school student might not even
330 understand what the function is all about, you should adhere to the
331 maximum limits all the more closely.  Use helper functions with
332 descriptive names (you can ask the compiler to in-line them if you think
333 it's performance-critical, and it will probably do a better job of it
334 than you would have done).
336 Another measure of the function is the number of local variables.  They
337 shouldn't exceed 5-10, or you're doing something wrong.  Re-think the
338 function, and split it into smaller pieces.  A human brain can
339 generally easily keep track of about 7 different things, anything more
340 and it gets confused.  You know you're brilliant, but maybe you'd like
341 to understand what you did 2 weeks from now.
343 In source files, separate functions with one blank line.  If the function is
344 exported, the EXPORT* macro for it should follow immediately after the closing
345 function brace line.  E.g.:
347 int system_is_up(void)
349         return system_state == SYSTEM_RUNNING;
351 EXPORT_SYMBOL(system_is_up);
353 In function prototypes, include parameter names with their data types.
354 Although this is not required by the C language, it is preferred in Linux
355 because it is a simple way to add valuable information for the reader.
358                 Chapter 7: Centralized exiting of functions
360 Albeit deprecated by some people, the equivalent of the goto statement is
361 used frequently by compilers in form of the unconditional jump instruction.
363 The goto statement comes in handy when a function exits from multiple
364 locations and some common work such as cleanup has to be done.
366 The rationale is:
368 - unconditional statements are easier to understand and follow
369 - nesting is reduced
370 - errors by not updating individual exit points when making
371     modifications are prevented
372 - saves the compiler work to optimize redundant code away ;)
374 int fun(int a)
376         int result = 0;
377         char *buffer = kmalloc(SIZE);
379         if (buffer == NULL)
380                 return -ENOMEM;
382         if (condition1) {
383                 while (loop1) {
384                         ...
385                 }
386                 result = 1;
387                 goto out;
388         }
389         ...
390 out:
391         kfree(buffer);
392         return result;
395                 Chapter 8: Commenting
397 Comments are good, but there is also a danger of over-commenting.  NEVER
398 try to explain HOW your code works in a comment: it's much better to
399 write the code so that the _working_ is obvious, and it's a waste of
400 time to explain badly written code.
402 Generally, you want your comments to tell WHAT your code does, not HOW.
403 Also, try to avoid putting comments inside a function body: if the
404 function is so complex that you need to separately comment parts of it,
405 you should probably go back to chapter 6 for a while.  You can make
406 small comments to note or warn about something particularly clever (or
407 ugly), but try to avoid excess.  Instead, put the comments at the head
408 of the function, telling people what it does, and possibly WHY it does
411 When commenting the kernel API functions, please use the kernel-doc format.
412 See the files Documentation/kernel-doc-nano-HOWTO.txt and scripts/kernel-doc
413 for details.
415 Linux style for comments is the C89 "/* ... */" style.
416 Don't use C99-style "// ..." comments.
418 The preferred style for long (multi-line) comments is:
420         /*
421          * This is the preferred style for multi-line
422          * comments in the Linux kernel source code.
423          * Please use it consistently.
424          *
425          * Description:  A column of asterisks on the left side,
426          * with beginning and ending almost-blank lines.
427          */
429 It's also important to comment data, whether they are basic types or derived
430 types.  To this end, use just one data declaration per line (no commas for
431 multiple data declarations).  This leaves you room for a small comment on each
432 item, explaining its use.
435                 Chapter 9: You've made a mess of it
437 That's OK, we all do.  You've probably been told by your long-time Unix
438 user helper that "GNU emacs" automatically formats the C sources for
439 you, and you've noticed that yes, it does do that, but the defaults it
440 uses are less than desirable (in fact, they are worse than random
441 typing - an infinite number of monkeys typing into GNU emacs would never
442 make a good program).
444 So, you can either get rid of GNU emacs, or change it to use saner
445 values.  To do the latter, you can stick the following in your .emacs file:
447 (defun linux-c-mode ()
448   "C mode with adjusted defaults for use with the Linux kernel."
449   (interactive)
450   (c-mode)
451   (c-set-style "K&R")
452   (setq tab-width 8)
453   (setq indent-tabs-mode t)
454   (setq c-basic-offset 8))
456 This will define the M-x linux-c-mode command.  When hacking on a
457 module, if you put the string -*- linux-c -*- somewhere on the first
458 two lines, this mode will be automatically invoked. Also, you may want
459 to add
461 (setq auto-mode-alist (cons '("/usr/src/linux.*/.*\\.[ch]$" . linux-c-mode)
462                         auto-mode-alist))
464 to your .emacs file if you want to have linux-c-mode switched on
465 automagically when you edit source files under /usr/src/linux.
467 But even if you fail in getting emacs to do sane formatting, not
468 everything is lost: use "indent".
470 Now, again, GNU indent has the same brain-dead settings that GNU emacs
471 has, which is why you need to give it a few command line options.
472 However, that's not too bad, because even the makers of GNU indent
473 recognize the authority of K&R (the GNU people aren't evil, they are
474 just severely misguided in this matter), so you just give indent the
475 options "-kr -i8" (stands for "K&R, 8 character indents"), or use
476 "scripts/Lindent", which indents in the latest style.
478 "indent" has a lot of options, and especially when it comes to comment
479 re-formatting you may want to take a look at the man page.  But
480 remember: "indent" is not a fix for bad programming.
483                 Chapter 10: Configuration-files
485 For configuration options (arch/xxx/Kconfig, and all the Kconfig files),
486 somewhat different indentation is used.
488 Help text is indented with 2 spaces.
490 if CONFIG_EXPERIMENTAL
491         tristate CONFIG_BOOM
492         default n
493         help
494           Apply nitroglycerine inside the keyboard (DANGEROUS)
495         bool CONFIG_CHEER
496         depends on CONFIG_BOOM
497         default y
498         help
499           Output nice messages when you explode
500 endif
502 Generally, CONFIG_EXPERIMENTAL should surround all options not considered
503 stable. All options that are known to trash data (experimental write-
504 support for file-systems, for instance) should be denoted (DANGEROUS), other
505 experimental options should be denoted (EXPERIMENTAL).
508                 Chapter 11: Data structures
510 Data structures that have visibility outside the single-threaded
511 environment they are created and destroyed in should always have
512 reference counts.  In the kernel, garbage collection doesn't exist (and
513 outside the kernel garbage collection is slow and inefficient), which
514 means that you absolutely _have_ to reference count all your uses.
516 Reference counting means that you can avoid locking, and allows multiple
517 users to have access to the data structure in parallel - and not having
518 to worry about the structure suddenly going away from under them just
519 because they slept or did something else for a while.
521 Note that locking is _not_ a replacement for reference counting.
522 Locking is used to keep data structures coherent, while reference
523 counting is a memory management technique.  Usually both are needed, and
524 they are not to be confused with each other.
526 Many data structures can indeed have two levels of reference counting,
527 when there are users of different "classes".  The subclass count counts
528 the number of subclass users, and decrements the global count just once
529 when the subclass count goes to zero.
531 Examples of this kind of "multi-level-reference-counting" can be found in
532 memory management ("struct mm_struct": mm_users and mm_count), and in
533 filesystem code ("struct super_block": s_count and s_active).
535 Remember: if another thread can find your data structure, and you don't
536 have a reference count on it, you almost certainly have a bug.
539                 Chapter 12: Macros, Enums and RTL
541 Names of macros defining constants and labels in enums are capitalized.
543 #define CONSTANT 0x12345
545 Enums are preferred when defining several related constants.
547 CAPITALIZED macro names are appreciated but macros resembling functions
548 may be named in lower case.
550 Generally, inline functions are preferable to macros resembling functions.
552 Macros with multiple statements should be enclosed in a do - while block:
554 #define macrofun(a, b, c)                       \
555         do {                                    \
556                 if (a == 5)                     \
557                         do_this(b, c);          \
558         } while (0)
560 Things to avoid when using macros:
562 1) macros that affect control flow:
564 #define FOO(x)                                  \
565         do {                                    \
566                 if (blah(x) < 0)                \
567                         return -EBUGGERED;      \
568         } while(0)
570 is a _very_ bad idea.  It looks like a function call but exits the "calling"
571 function; don't break the internal parsers of those who will read the code.
573 2) macros that depend on having a local variable with a magic name:
575 #define FOO(val) bar(index, val)
577 might look like a good thing, but it's confusing as hell when one reads the
578 code and it's prone to breakage from seemingly innocent changes.
580 3) macros with arguments that are used as l-values: FOO(x) = y; will
581 bite you if somebody e.g. turns FOO into an inline function.
583 4) forgetting about precedence: macros defining constants using expressions
584 must enclose the expression in parentheses. Beware of similar issues with
585 macros using parameters.
587 #define CONSTANT 0x4000
588 #define CONSTEXP (CONSTANT | 3)
590 The cpp manual deals with macros exhaustively. The gcc internals manual also
591 covers RTL which is used frequently with assembly language in the kernel.
594                 Chapter 13: Printing kernel messages
596 Kernel developers like to be seen as literate. Do mind the spelling
597 of kernel messages to make a good impression. Do not use crippled
598 words like "dont" and use "do not" or "don't" instead.
600 Kernel messages do not have to be terminated with a period.
602 Printing numbers in parentheses (%d) adds no value and should be avoided.
605                 Chapter 14: Allocating memory
607 The kernel provides the following general purpose memory allocators:
608 kmalloc(), kzalloc(), kcalloc(), and vmalloc().  Please refer to the API
609 documentation for further information about them.
611 The preferred form for passing a size of a struct is the following:
613         p = kmalloc(sizeof(*p), ...);
615 The alternative form where struct name is spelled out hurts readability and
616 introduces an opportunity for a bug when the pointer variable type is changed
617 but the corresponding sizeof that is passed to a memory allocator is not.
619 Casting the return value which is a void pointer is redundant. The conversion
620 from void pointer to any other pointer type is guaranteed by the C programming
621 language.
624                 Chapter 15: The inline disease
626 There appears to be a common misperception that gcc has a magic "make me
627 faster" speedup option called "inline". While the use of inlines can be
628 appropriate (for example as a means of replacing macros, see Chapter 11), it
629 very often is not. Abundant use of the inline keyword leads to a much bigger
630 kernel, which in turn slows the system as a whole down, due to a bigger
631 icache footprint for the CPU and simply because there is less memory
632 available for the pagecache. Just think about it; a pagecache miss causes a
633 disk seek, which easily takes 5 miliseconds. There are a LOT of cpu cycles
634 that can go into these 5 miliseconds.
636 A reasonable rule of thumb is to not put inline at functions that have more
637 than 3 lines of code in them. An exception to this rule are the cases where
638 a parameter is known to be a compiletime constant, and as a result of this
639 constantness you *know* the compiler will be able to optimize most of your
640 function away at compile time. For a good example of this later case, see
641 the kmalloc() inline function.
643 Often people argue that adding inline to functions that are static and used
644 only once is always a win since there is no space tradeoff. While this is
645 technically correct, gcc is capable of inlining these automatically without
646 help, and the maintenance issue of removing the inline when a second user
647 appears outweighs the potential value of the hint that tells gcc to do
648 something it would have done anyway.
651                 Chapter 16: Function return values and names
653 Functions can return values of many different kinds, and one of the
654 most common is a value indicating whether the function succeeded or
655 failed.  Such a value can be represented as an error-code integer
656 (-Exxx = failure, 0 = success) or a "succeeded" boolean (0 = failure,
657 non-zero = success).
659 Mixing up these two sorts of representations is a fertile source of
660 difficult-to-find bugs.  If the C language included a strong distinction
661 between integers and booleans then the compiler would find these mistakes
662 for us... but it doesn't.  To help prevent such bugs, always follow this
663 convention:
665         If the name of a function is an action or an imperative command,
666         the function should return an error-code integer.  If the name
667         is a predicate, the function should return a "succeeded" boolean.
669 For example, "add work" is a command, and the add_work() function returns 0
670 for success or -EBUSY for failure.  In the same way, "PCI device present" is
671 a predicate, and the pci_dev_present() function returns 1 if it succeeds in
672 finding a matching device or 0 if it doesn't.
674 All EXPORTed functions must respect this convention, and so should all
675 public functions.  Private (static) functions need not, but it is
676 recommended that they do.
678 Functions whose return value is the actual result of a computation, rather
679 than an indication of whether the computation succeeded, are not subject to
680 this rule.  Generally they indicate failure by returning some out-of-range
681 result.  Typical examples would be functions that return pointers; they use
682 NULL or the ERR_PTR mechanism to report failure.
685                 Chapter 17:  Don't re-invent the kernel macros
687 The header file include/linux/kernel.h contains a number of macros that
688 you should use, rather than explicitly coding some variant of them yourself.
689 For example, if you need to calculate the length of an array, take advantage
690 of the macro
692   #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
694 Similarly, if you need to calculate the size of some structure member, use
696   #define FIELD_SIZEOF(t, f) (sizeof(((t*)0)->f))
698 There are also min() and max() macros that do strict type checking if you
699 need them.  Feel free to peruse that header file to see what else is already
700 defined that you shouldn't reproduce in your code.
704                 Appendix I: References
706 The C Programming Language, Second Edition
707 by Brian W. Kernighan and Dennis M. Ritchie.
708 Prentice Hall, Inc., 1988.
709 ISBN 0-13-110362-8 (paperback), 0-13-110370-9 (hardback).
710 URL: http://cm.bell-labs.com/cm/cs/cbook/
712 The Practice of Programming
713 by Brian W. Kernighan and Rob Pike.
714 Addison-Wesley, Inc., 1999.
715 ISBN 0-201-61586-X.
716 URL: http://cm.bell-labs.com/cm/cs/tpop/
718 GNU manuals - where in compliance with K&R and this text - for cpp, gcc,
719 gcc internals and indent, all available from http://www.gnu.org/manual/
721 WG14 is the international standardization working group for the programming
722 language C, URL: http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG14/
724 Kernel CodingStyle, by greg@kroah.com at OLS 2002:
725 http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2002_kernel_codingstyle_talk/html/
728 Last updated on 2006-December-06.