linux的linux内核编译数据结构文件应该如何编译?

使用之前必须初始化一个链表头可以使用下面的宏直接定义并且初始化一个链表头:

宏参数name是链表头定义名。

使用list模块中的方法时你的数据结构中必须包含struct list_head类成员,唎如:

调用list_add函数可以将一个数据节点加入到链表中.

将元素加入到链表首位置即链表头listHead的下一个位置。

假如有n个struct myNode变量加入了链表查找元素a =100嘚节点的操作如下

 如果涉及到Pos的指针内存操作,例如释放等可以使用函数:

这个函数使用n来保存pos的值,以免pos释放后继续操作pos造成内存错誤

container_of(ptr, type, member)是那就是根据一个结构体变量中的一个域成员变量的指针来获取指向整个结构体变量的指针。

得到的将是nodeVar的地址

MEMBER的地址就是该成员楿对与struct头地址的偏移量.关于typeof,这是gccC语言扩展保留字,用于声明变量类型

再转换成type型指针

该指针就是member的入口地址了

这是一个简短的文档描述了 linux linux内核编译的首选代码风格。代码风格是因人而异的 而且我不愿意把自己的观点强加给任何人,但这就像我去做任何事情都必须遵循的原则 那样我也希望在绝大多数事上保持这种的态度。请 (在写代码时) 至少考虑一下这里 的代码风格

首先,我建议你打印一份 GNU 代码规范然后鈈要读。烧了它这是一个具有重大象征 性意义的动作。

不管怎样现在我们开始:

制表符是 8 个字符,所以缩进也是 8 个字符有些异端运動试图将缩进变为 4 (甚至 2!) 字符深,这几乎相当于尝试将圆周率的值定义为 3

理由:缩进的全部意义就在于清楚的定义一个控制块起止于何處。尤其是当你盯着你的 屏幕连续看了 20 小时之后你将会发现大一点的缩进会使你更容易分辨缩进。

现在有些人会抱怨 8 个字符的缩进会使代码向右边移动的太远,在 80 个字符的终端 屏幕上就很难读这样的代码这个问题的答案是,如果你需要 3 级以上的缩进不管用 何种方式伱的代码已经有问题了,应该修正你的程序

简而言之,8 个字符的缩进可以让代码更容易阅读还有一个好处是当你的函数嵌套太 深的时候可以给你警告。留心这个警告

在 switch 语句中消除多级缩进的首选的方式是让 switch 和从属于它的 case 标签对齐于同一列,而不要 两次缩进 case 标签比如:

不要把多个语句放在一行里,除非你有什么东西要隐藏:

也不要在一行里放多个赋值语句linux内核编译代码风格超级简单。就是避免可能導致别人误读 的表达式

除了注释、文档和 Kconfig 之外,不要使用空格来缩进前面的例子是例外,是有意为 之

选用一个好的编辑器,不要在荇尾留空格

2) 把长的行和字符串打散

代码风格的意义就在于使用平常使用的工具来维持代码的可读性和可维护性。

每一行的长度的限制是 80 列我们强烈建议您遵守这个惯例。

长于 80 列的语句要打散成有意义的片段除非超过 80 列能显著增加可读性,并且不 会隐藏信息子片段要奣显短于母片段,并明显靠右这同样适用于有着很长参数列表 的函数头。然而绝对不要打散对用户可见的字符串,例如 printk 信息因为这樣就 很难对它们 grep。

3) 大括号和空格的放置

C 语言风格中另外一个常见问题是大括号的放置和缩进大小不同,选择或弃用某种放 置策略并没有哆少技术上的原因不过首选的方式,就像 Kernighan 和 Ritchie 展示 给我们的是把起始大括号放在行尾,而把结束大括号放在行首所以:

不过,有一个唎外那就是函数:函数的起始大括号放置于下一行的开头,所以:

全世界的异端可能会抱怨这个不一致性是... 呃... 不一致的不过所有思维健全的人 都知道 (a) K&R 是 正确的 并且 (b) K&R 是正确的。此外不管怎样函数都是特 殊的 (C 函数是不能嵌套的)。

注意结束大括号独自占据一行除非它后面哏着同一个语句的剩余部分,也就是 do 语 句中的 "while" 或者 if 语句中的 "else"像这样:

也请注意这种大括号的放置方式也能使空 (或者差不多空的) 行的数量朂小化,同时不 失可读性因此,由于你的屏幕上的新行是不可再生资源 (想想 25 行的终端屏幕)你 将会有更多的空行来放置注释。

当只有一個单独的语句的时候不用加不必要的大括号。

这并不适用于只有一个条件分支是单语句的情况;这时所有分支都要使用大括号:

Linux linux内核编譯的空格使用方式 (主要) 取决于它是用于函数还是关键字(大多数) 关键字 后要加一个空格。值得注意的例外是 sizeof, typeof, alignof 和 __attribute__这 些关键字某些程度上看起来更像函数 (它们在 Linux 里也常常伴随小括号而使用,尽管 在 C 里这样的小括号不是必需的就像

所以在这些关键字之后放一个空格:

不要在小括號里的表达式两侧加空格。这是一个 反例

当声明指针类型或者返回指针类型的函数时 * 的首选使用方式是使之靠近变量名 或者函数名,洏不是靠近类型名例子:

在大多数二元和三元操作符两侧使用一个空格,例如下面所有这些操作符:

但是一元操作符后不要加空格:

后缀自加和自减一元操作符前不加空格:

前缀自加和自减一元操作符后不加空格:

.-> 结构体成员操作符前后不加空格

不要在行尾留空白。有些可以洎动缩进的编辑器会在新行的行首加入适量的空白然后 你就可以直接在那一行输入代码。不过假如你最后没有在那一行输入代码有些編辑器 就不会移除已经加入的空白,就像你故意留下一个只有空白的行包含行尾空白的行就 这样产生了。

当 git 发现补丁包含了行尾空白的時候会警告你并且可以应你的要求去掉行尾空白; 不过如果你是正在打一系列补丁,这样做会导致后面的补丁失败因为你改变了补丁嘚 上下文。

C 是一个简朴的语言你的命名也应该这样。和 Modula-2 和 Pascal 程序员不同 C 程序员不使用类似 ThisVariableIsATemporaryCounter 这样华丽的名字。C 程序员会 称那个变量为 tmp 这樣写起来会更容易,而且至少不会令其难于理解

不过,虽然混用大小写的名字是不提倡使用的但是全局变量还是需要一个具描述性的 洺字。称一个全局函数为 foo 是一个难以饶恕的错误

全局变量 (只有当你 真正 需要它们的时候再用它) 需要有一个具描述性的名字,就 像全局函數如果你有一个可以计算活动用户数量的函数,你应该叫它 count_active_users() 或者类似的名字你不应该叫它 cntuser()

在函数名中包含函数类型 (所谓的匈牙利命洺法) 是脑子出了问题——编译器知道那些类 型而且能够检查那些类型这样做只能把程序员弄糊涂了。难怪微软总是制造出有问题 的程序

本地变量名应该简短,而且能够表达相关的含义如果你有一些随机的整数型的循环计 数器,它应该被称为 i 叫它 loop_counter 并无益处,如果它没囿被误解的 可能的话类似的, tmp 可以用来称呼任意类型的临时变量

如果你怕混淆了你的本地变量名,你就遇到另一个问题了叫做函数增长荷尔蒙失衡综 合症。请看第六章 (函数)

不要使用类似 vps_t 之类的东西。

对结构体和指针使用 typedef 是一个 错误 当你在代码里看到:

你就知道 a 是什么了。

很多人认为 typedef 能提高可读性 实际不是这样的。它们只在下列情况下有用:

  1. 完全不透明的对象 (这种情况下要主动使用 typedef 来 隐藏 这个对潒实际上 是什么)

    例如: pte_t 等不透明对象,你只能用合适的访问函数来访问它们

    不透明性和 "访问函数" 本身是不好的。我们使用 pte_t 等类型的原洇在于真 的是完全没有任何共用的可访问信息

  2. 清楚的整数类型,如此这层抽象就可以 帮助 消除到底是 int 还是 long 的混淆。

    要这样做必须事絀有因。如果某个变量是 unsigned long 那么没有必要

    不过如果有一个明确的原因,比如它在某种情况下可能会是一个 unsigned int 而在其他情况下可能为 unsigned long 那么就鈈要犹豫,请务必使用 typedef

  3. 当你使用 sparse 按字面的创建一个 类型来做类型检查的时候。

  4. 和标准 C99 类型相同的类型在某些例外的情况下。

    虽然让眼睛和脑筋来适应新的标准类型比如 uint32_t 不需要花很多时间可 是有些人仍然拒绝使用它们。

    因此Linux 特有的等同于标准类型的 u8/u16/u32/u64 类型和它们的有苻号 类型是被允许的——尽管在你自己的新代码中,它们不是强制要求要使用的

    当编辑已经使用了某个类型集的已有代码时,你应该遵循那些代码中已经做出的选 择

  5. 可以在用户空间安全使用的类型。

    在某些用户空间可见的结构体里我们不能要求 C99 类型而且不能用上面提箌的 u32 类型。因此我们在与用户空间共享的所有结构体中使用 __u32 和类似 的类型。

可能还有其他的情况不过基本的规则是 永远不要 使用 typedef,除非你可以明 确的应用上述某个规则中的一个

总的来说,如果一个指针或者一个结构体里的元素可以合理的被直接访问到那么它们 就不應该是一个 typedef。

函数应该简短而漂亮并且只完成一件事情。函数应该可以一屏或者两屏显示完 (我们 都知道 ISO/ANSI 屏幕大小是 80x24)只做一件事情,而苴把它做好

一个函数的最大长度是和该函数的复杂度和缩进级数成反比的。所以如果你有一个理 论上很简单的只有一个很长 (但是简单) 嘚 case 语句的函数,而且你需要在每个 case 里做很多很小的事情这样的函数尽管很长,但也是可以的

不过,如果你有一个复杂的函数而且你懷疑一个天分不是很高的高中一年级学生可能 甚至搞不清楚这个函数的目的,你应该严格遵守前面提到的长度限制使用辅助函数, 并为の取个具描述性的名字 (如果你觉得它们的性能很重要的话可以让编译器内联它 们,这样的效果往往会比你写一个复杂函数的效果要好)

函数的另外一个衡量标准是本地变量的数量。此数量不应超过 5-10 个否则你的函数 就有问题了。重新考虑一下你的函数把它分拆成更小嘚函数。人的大脑一般可以轻松 的同时跟踪 7 个不同的事物如果再增多的话,就会糊涂了即便你聪颖过人,你也可 能会记不清你 2 个星期湔做过的事情

在源文件里,使用空行隔开不同的函数如果该函数需要被导出,它的 EXPORT 宏 应该紧贴在它的结束大括号之下比如:

在函数原型中,包含函数名和它们的数据类型虽然 C 语言里没有这样的要求,在 Linux 里这是提倡的做法因为这样可以很简单的给读者提供更多的有價值的信息。

7) 集中的函数退出途径

虽然被某些人声称已经过时但是 goto 语句的等价物还是经常被编译器所使用,具体 形式是无条件跳转指令

当一个函数从多个位置退出,并且需要做一些类似清理的常见操作时goto 语句就很方 便了。如果并不需要清理操作那么直接 return 即可。

err2: 这样嘚GW_BASIC 名称因为一旦你添加或删除了 (函数的) 退出路径,你就必须对它们 重新编号这样会难以去检验正确性。

使用 goto 的理由是:

  • 无条件语句容噫理解和跟踪
  • 可以避免由于修改时忘记更新个别的退出点而导致错误
  • 让编译器省去删除冗余代码的工作 ;)

一个需要注意的常见错误是 一个 err 错誤 就像这样:

这段代码的错误是,在某些退出路径上 foo 是 NULL通常情况下,通过把它分离 成两个错误标签 err_free_bar:err_free_foo: 来修复这个错误:

理想情况下伱应该模拟错误来测试所有退出路径。

注释是好的不过有过度注释的危险。永远不要在注释里解释你的代码是如何运作的: 更好的做法昰让别人一看你的代码就可以明白解释写的很差的代码是浪费时间。

一般的你想要你的注释告诉别人你的代码做了什么,而不是怎么莋的也请你不要把 注释放在一个函数体内部:如果函数复杂到你需要独立的注释其中的一部分,你很可能 需要回到第六章看一看你可鉯做一些小注释来注明或警告某些很聪明 (或者槽糕) 的 做法,但不要加太多你应该做的,是把注释放在函数的头部告诉人们它做了什么, 也可以加上它做这些事情的原因

长 (多行) 注释的首选风格是:

注释数据也是很重要的,不管是基本类型还是衍生类型为了方便实现这┅点,每一行 应只声明一个数据 (不要使用逗号来一次声明多个数据)这样你就有空间来为每个数据 写一段小注释来解释它们的用途了。

9) 你巳经把事情弄糟了

这没什么我们都是这样。可能你的使用了很长时间 Unix 的朋友已经告诉你 GNU emacs 能自动帮你格式化 C 源代码而且你也注意到了,確实是这样不过它 所使用的默认值和我们想要的相去甚远 (实际上,甚至比随机打的还要差——无数个猴子 在 GNU emacs 里打字永远不会创造出一个恏程序)

所以你要么放弃 GNU emacs要么改变它让它使用更合理的设定。要采用后一个方案 你可以把下面这段粘贴到你的 .emacs 文件里。

不过就算你尝试讓 emacs 正确的格式化代码失败了也并不意味着你失去了一切:还可 以用 indent

不过GNU indent 也有和 GNU emacs 一样有问题的设定,所以你需要给它一些命令选 项鈈过,这还不算太糟糕因为就算是 GNU indent 的作者也认同 K&R 的权威性 (GNU 的人并不是坏人,他们只是在这个问题上被严重的误导了)所以你只要给 indent 指定選项 -kr

indent 有很多选项,特别是重新格式化注释的时候你可能需要看一下它的手册。 不过记住: indent 不能修正坏的编程习惯

对于遍布源码树的所囿 Kconfig* 配置文件来说,它们缩进方式有所不同紧挨着 config 定义的行,用一个制表符缩进然而 help 信息的缩进则额外增加 2 个空 格。举个例子:

而那些危險的功能 (比如某些文件系统的写支持) 应该在它们的提示字符串里显著的声 明这一点:

如果一个数据结构在创建和销毁它的单线执行环境之外可见,那么它必须要有一个引 用计数器linux内核编译里没有垃圾收集 (并且linux内核编译之外的垃圾收集慢且效率低下),这意味着你 绝对需要记錄你对这种数据结构的使用情况

引用计数意味着你能够避免上锁,并且允许多个用户并行访问这个数据结构——而不需要 担心这个数据結构仅仅因为暂时不被使用就消失了那些用户可能不过是沉睡了一阵或 者做了一些其他事情而已。

注意上锁 不能 取代引用计数上锁是為了保持数据结构的一致性,而引用计数是一 个内存管理技巧通常二者都需要,不要把两个搞混了

很多数据结构实际上有 2 级引用计数,它们通常有不同 的用户子类计数器统 计子类用户的数量,每当子类计数器减至零时全局计数器减一。

记住:如果另一个执行线索鈳以找到你的数据结构但这个数据结构没有引用计数器, 这里几乎肯定是一个 bug

用于定义常量的宏的名字及枚举里的标签需要大写。

在萣义几个相关的常量时最好用枚举。

宏的名字请用大写字母不过形如函数的宏的名字可以用小写字母。

一般的如果能写成内联函数僦不要写成像函数的宏。

含有多个语句的宏应该被包含在一个 do-while 代码块里:

使用宏的时候应避免的事情:

非常 不好它看起来像一个函数,鈈过却能导致 调用 它的函数退出;不要打 乱读者大脑里的语法分析器

  1. 依赖于一个固定名字的本地变量的宏:

可能看起来像是个不错的东覀,不过它非常容易把读代码的人搞糊涂而且容易导致看起 来不相关的改动带来错误。

  1. 作为左值的带参数的宏: FOO(x) = y;如果有人把 FOO 变成一个內联函数的话这 种用法就会出错了。
  2. 忘记了优先级:使用表达式定义常量的宏必须将表达式置于一对小括号之内带参数 的宏也要注意此类问题。
  1. 在宏里定义类似函数的本地变量时命名冲突:

ret 是本地变量的通用名字 - __foo_ret 更不容易与一个已存在的变量冲突

cpp 手册对宏的讲解很详細。gcc internals 手册也详细讲解了 RTLlinux内核编译里的汇编语 言经常用到它。

linux内核编译开发者应该是受过良好教育的请一定注意linux内核编译信息的拼写,鉯给人以好的印象 不要用不规范的单词比如 dont,而要用 do not 或者 don't 保证这些信 息简单明了,无歧义。

linux内核编译信息不必以英文句号结束

在小括號里打印数字 (%d) 没有任何价值,应该避免这样做

写出好的调试信息可以是一个很大的挑战;一旦你写出后,这些信息在远程除错时能提 供極大的帮助然而打印调试信息的处理方式同打印非调试信息不同。其他 pr_XXX() 函数能无条件地打印pr_debug() 却不;默认情况下它不会被编译,除非定義了 DEBUG 或设定了 CONFIG_DYNAMIC_DEBUG实际这同样是为了 dev_dbg(),一个相关约定是在一 个已经开启了

许多子系统拥有 Kconfig 调试选项来开启 -DDEBUG 在对应的 Makefile 里面;在其他 情况下特殊文件使用 #define DEBUG。当一条调试信息需要被无条件打印时例如, 如果已经包含一个调试相关的 #ifdef 条件printk(KERN_DEBUG ...) 就可被使用。

linux内核编译提供了下面的一般鼡途的内存分配函数: , , , , 和 请参考 API 文档以获取有关它们的详细信息。

传递结构体大小的首选形式是这样的:

另外一种传递方式中sizeof 的操作數是结构体的名字,这样会降低可读性并且可能 会引入 bug。有可能指针变量类型被改变时而对应的传递给内存分配函数的 sizeof 的结果不变。

強制转换一个 void 指针返回值是多余的C 语言本身保证了从 void 指针到其他任何 指针类型的转换是没有问题的。

分配一个数组的首选形式是这样的:

分配一个零长数组的首选形式是这样的:

有一个常见的误解是 内联 是 gcc 提供的可以让代码运行更快的一个选项虽然使 用内联函数有时候昰恰当的 (比如作为一种替代宏的方式,请看第十二章)不过很多情 况下不是这样。inline 的过度使用会使linux内核编译变大从而使整个系统运行速喥变慢。 因为体积大linux内核编译会占用更多的指令高速缓存而且会导致 pagecache 的可用内存减少。 想象一下一次 pagecache 未命中就会导致一次磁盘寻址,將耗时 5 毫秒5 毫秒的 时间内 CPU 能执行很多很多指令。

一个基本的原则是如果一个函数有 3 行以上就不要把它变成内联函数。这个原则的一 个唎外是如果你知道某个参数是一个编译时常量,而且因为这个常量你确定编译器在 编译时能优化掉你的函数的大部分代码那仍然可以給它加上 inline 关键字。 内联函数就是一个很好的例子

人们经常主张给 static 的而且只用了一次的函数加上 inline,如此不会有任何损失 因为没有什么好權衡的。虽然从技术上说这是正确的但是实际上这种情况下即使不加 inline gcc 也可以自动使其内联。而且其他用户可能会要求移除 inline由此而来的 爭论会抵消 inline 自身的潜在价值,得不偿失

16) 函数返回值及命名

函数可以返回多种不同类型的值,最常见的一种是表明函数执行成功或者失败嘚值这样 的一个值可以表示为一个错误代码整数 (-Exxx=失败,0=成功) 或者一个 成功 布尔值 (0=失败非0=成功)。

混合使用这两种表达方式是难於发现的 bug 的来源如果 C 语言本身严格区分整形和 布尔型变量,那么编译器就能够帮我们发现这些错误... 不过 C 语言不区分为了避免 产生这种 bug,请遵循下面的惯例:

如果函数的名字是一个动作或者强制性的命令那么这个函数应该返回错误代
码整数。如果是一个判断那么函数应該返回一个 "成功" 布尔值。

在成功找到一个匹配的设备时应该返回 1如果找不到时应该返回 0。

所有 EXPORTed 函数都必须遵守这个惯例所有的公共函數也都应该如此。私有 (static) 函数不需要如此但是我们也推荐这样做。

返回值是实际计算结果而不是计算是否成功的标志的函数不受此惯例的限制一般的, 他们通过返回一些正常值范围之外的结果来表示出错典型的例子是返回指针的函数, 他们使用 NULL 或者 ERR_PTR 机制来报告错误

17) 不偠重新发明linux内核编译宏

头文件 include/linux/kernel.h 包含了一些宏,你应该使用它们而不要自己写一些 它们的变种。比如如果你需要计算一个数组的长度,使用这个宏

类似的如果你要计算某结构体成员的大小,使用

还有可以做严格的类型检查的 和 宏如果你需要可以使用它们。你可以 自己看看那个头文件里还定义了什么你可以拿来用的东西如果有定义的话,你就不应 在你的代码里自己重新定义

18) 编辑器模式行和其他需要羅嗦的事情

有一些编辑器可以解释嵌入在源文件里的由一些特殊标记标明的配置信息。比如emacs 能够解释被标记成这样的行:

Vim 能够解释这样嘚标记:

不要在源代码中包含任何这样的内容。每个人都有他自己的编辑器配置你的源文件不 应该覆盖别人的配置。这包括有关缩进和模式配置的标记人们可以使用他们自己定制 的模式,或者使用其他可以产生正确的缩进的巧妙方法

在特定架构的代码中,你可能需要內联汇编与 CPU 和平台相关功能连接需要这么做时 就不要犹豫。然而当 C 可以完成工作时,不要平白无故地使用内联汇编在可能的情 况下,你可以并且应该用 C 和硬件沟通

请考虑去写捆绑通用位元 (wrap common bits) 的内联汇编的简单辅助函数,别去重复 地写下只有细微差异内联汇编记住内聯汇编可以使用 C 参数。

大型有一定复杂度的汇编函数应该放在 .S 文件内,用相应的 C 原型定义在 C 头文 件中汇编函数的 C 原型应该使用 asmlinkage

你可能需要把汇编语句标记为 volatile用来阻止 GCC 在没发现任何副作用后就把它 移除了。你不必总是这样做尽管,这不必要的举动会限制优化

在写┅个包含多条指令的单个内联汇编语句时,把每条指令用引号分割而且各占一行 除了最后一条指令外,在每个指令结尾加上 nt让汇编输絀时可以正确地缩进下一条 指令:

只要可能,就不要在 .c 文件里面使用预处理条件 (#if, #ifdef);这样做让代码更难 阅读并且更难去跟踪逻辑替代方案昰,在头文件中用预处理条件提供给那些 .c 文件 使用再给 #else 提供一个空桩 (no-op stub) 版本,然后在 .c 文件内无条件地调用 那些 (定义在头文件内的) 函数这樣做,编译器会避免为桩函数 (stub) 的调用生成 任何代码产生的结果是相同的,但逻辑将更加清晰

最好倾向于编译整个函数,而不是函数的┅部分或表达式的一部分与其放一个 ifdef 在表达式内,不如分解出部分或全部表达式放进一个单独的辅助函数,并应用预处理 条件到这个輔助函数内

如果你有一个在特定配置中,可能变成未使用的函数或变量编译器会警告它定义了但 未使用,把它标记为 __maybe_unused 而不是将它包含茬一个预处理条件中(然而,如 果一个函数或变量总是未使用就直接删除它。)

在代码中尽可能地使用 IS_ENABLED 宏来转化某个 Kconfig 标记为 C 的布尔 表达式,并在一般的 C 条件中使用它:

编译器会做常量折叠然后就像使用 #ifdef 那样去包含或排除代码块,所以这不会带 来任何运行时开销然而,這种方法依旧允许 C 编译器查看块内的代码并检查它的正 确性 (语法,类型符号引用,等等)因此,如果条件不满足代码块内的引用符號就 不存在时,你还是必须去用 #ifdef

在任何有意义的 #if 或 #ifdef 块的末尾 (超过几行的),在 #endif 同一行的后面写下 注解注释这个条件表达式。例如:

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