鸿蒙轻内核A核源码分析系列二 数据结构-位图操作

在进一步分析之前，本文我们先来熟悉下OpenHarmony鸿蒙轻内核提供的位操作模块，在互斥锁等模块对位操作有使用。位操作是指对二进制数的bit位进行操作。程序可以设置某一变量为状态字，状态字中的每一bit位（标志位）可以具有自定义的含义。

本文中所涉及的源码，以OpenHarmony LiteOS-A内核为例，均可以在开源站点 https://gitee.com/openharmony/kernel_liteos_a 获取。

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1 位操作的宏定义

位操作模块提供对32位无符号整数数值的bit位进行操作，bit位取值为0-31，以0开始计算，从左向右，第0位，第1位。。。第31位等。⑴处定义的宏OS_BITMAP_MASK如下，也就是十进制31。如果传入的比特位pos大于31，会通过逻辑与运算截断(pos & OS_BITMAP_MASK)，只取低5位，确保不会大于31，避免溢出。⑵处定义的位图掩码全是1。

⑴  #define OS_BITMAP_MASK 0x1FU
⑵  #define OS_BITMAP_WORD_MASK ~0UL

在文件kernel\include\los_bitmap.h中定义了常用的位操作相关的宏。宏BITMAP_WORD根据参数x计算出需要操作第几个状态字，由于计算状态字的使用的是UINTPTR，状态字可以是32位、也可以是64位。后文，我们默认以32位进行讲解。宏BITMAP_FIRST_WORD_MASK传入的参数是位操作的开始bit位数，用于计算需要进行位操作的掩码，从开始位全部是1，宏BITMAP_LAST_WORD_MASK传入的参数是位操作的结束bit位数，用于计算需要进行位操作的掩码，结束位之前全部是1。宏BITMAP_NUM_WORDS传入位数，计算状态字的数量。

    #define _ONE(x) (1 + ((x) - (x)))
    #define BIT(n)  (1U << (n))
    #define BIT_GET(x, bit) ((x) & (_ONE(x) << (bit)))
    #define BIT_SHIFT(x, bit) (((x) >> (bit)) & 1)
    #define BITS_GET(x, high, low) ((x) & (((_ONE(x) << ((high) + 1)) - 1) & ~((_ONE(x) << (low)) - 1)))
    #define BITS_SHIFT(x, high, low) (((x) >> (low)) & ((_ONE(x) << ((high) - (low) + 1)) - 1))
    #define BIT_SET(x, bit) (((x) & (_ONE(x) << (bit))) ? 1 : 0)
    #define BITMAP_BITS_PER_WORD (sizeof(UINTPTR) * 8)
    #define BITMAP_NUM_WORDS(x) (((x) + BITMAP_BITS_PER_WORD - 1) / BITMAP_BITS_PER_WORD)
    #define BITMAP_WORD(x) ((x) / BITMAP_BITS_PER_WORD)
    #define BITMAP_BIT_IN_WORD(x) ((x) & (BITMAP_BITS_PER_WORD - 1))
    #define BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start) (~0UL << ((start) % BITMAP_BITS_PER_WORD))
    #define BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits) \
        (((nbits) % BITMAP_BITS_PER_WORD) ? (1UL << ((nbits) % BITMAP_BITS_PER_WORD)) - 1 : ~0UL)
    #define BITMAP_BITS_PER_INT (sizeof(INTPTR) * 8)
    #define BITMAP_BIT_IN_INT(x) ((x) & (BITMAP_BITS_PER_INT - 1))
    #define BITMAP_INT(x) ((x) / BITMAP_BITS_PER_INT)
    #define BIT_MASK(x) (((x) >= sizeof(UINTPTR) * 8) ? (0UL - 1) : ((1UL << (x)) - 1))

2 位操作常用功能

OpenHarmo