linux tricks 之 bitmap分析.
include/linux/types.h
#define DECLARE_BITMAP(name,bits) \
unsigned long name[BITS_TO_LONGS(bits)]
这里可以看到DECLARE_BITMAP的作用是尝试定义一个类型为unsigned long,名字为name的数组。而数组的维度由位图中的位数通过BITS_TO_LONGS计算而得。
include/linux/bitops.h
#define BITS_PER_BYTE 8
#define BITS_TO_LONGS(nr) DIV_ROUND_UP(nr, BITS_PER_BYTE * sizeof(long))
BITS_TO_LONGS通过DIV_ROUND_UP宏完成。DIV_ROUND_UP根据nr参数计算至少需要几个long型才能满足当前位图的需求。不知道为什么Linux不使用char型,这样不是更节约内存吗?显然DECLARE_BITMAP的引入的根本目的并不是用来节约内存,而是方便对长位图的操作,而通常8位位图的定义并不通过它来定义,而是直接定义位掩码,比如对文件权限的定义。
内核定义了一系列的宏和函数来对DECLARE_BITMAP定义的位图进行操作,它们分别位于bitmap.h和bitmap.c中。这些宏和函数的操作思想是一致的。
/arch/arm/include/asm/types.h
#define BITS_PER_LONG 32 include/linux/bitmap.h
static inline void bitmap_zero(unsigned long *dst, int nbits)
{
if (nbits <= BITS_PER_LONG)
*dst = 0UL;
else {
int len = BITS_TO_LONGS(nbits) * sizeof(unsigned long);
memset(dst, , len);
}
}
尽管在特定体系的代码中BITS_PER_LONG被定义为32以增加运算速度,但是它更应该通过sizeof(long) * BITS_PER_BYTE来定义。bitmap_zero用来清空所有的位图。分析它发现,它首先判断是否超过一个long型,如果没有那么直接对它赋值0UL即可。否则就要通过memset对整个数组进行操作。其他函数亦同。一些常用的位图操作函数如下所示:
- bitmap_zero 清所有比特位为0,被用来初始化位图。圆整到unsigned long。
- bitmap_fill 置nbits指定个数的比特位为1。精确到位。
- bitmap_copy 从src复制所有比特位到dst。圆整到unsigned long。
- bitmap_and 将nbits指定的位数按位与结果存放到dst。圆整到unsigned long。
- bitmap_or 将nbits指定的位数按位或结果存放到dst。圆整到unsigned long。
- bitmap_xor 将nbits指定的位数按位异或结果存放到dst。圆整到unsigned long。
- bitmap_andnot 根据nbits指定的位数, 将src1按位与上src2的按位非,结果存放到dst。圆整到unsigned long。
- bitmap_complement 根据nbits指定的位数, 按位取反后存放到dst。精确到位。
- bitmap_equal 比较nbits指定的位数,如果这些为全部相同返回1,否则返回0。精确到位。
- bitmap_intersects 比较nbits指定的位数中是否有重合(相交Overlap)的1比特位,也即src1和src2中有共同设置为1的标志位。有则返回1,否则返回0。精确到位。
- bitmap_subset src1的nbits指定位数中设置1的比特位是src2中nbits指定位数中设置1的比特的子集,则返回1,否则返回0。精确到位。
- bitmap_empty 测试src中的低nbits位是否全为0,是则返回1,否则返回0。精确到位。
- bitmap_full 测试src中的低nbits位是否全为1,是则返回1,否则返回0。精确到位。
- bitmap_weight 返回低nbits位的汉明重量(Hamming Weight)。
- bitmap_shift_right 逻辑右移n位,左边补0。n可以大于nbits数。圆整到unsigned long。
- bitmap_shift_left 逻辑左移n位,右边补0。n可以大于nbits数。圆整到unsigned long。
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