LiteOS 内核源码分析：位操作模块

摘要：本文带领大家一起剖析了 LiteOS 位操作模块的源代码，代码非常简单，参考官方示例程序代码，实际编译运行一下，加深理解。

本文分享自华为云社区《LiteOS内核源码分析系列五LiteOS内核源码分析--位操作模块》，原文作者：zhushy 。

在进一步分析之前，本文我们先来熟悉下 LiteOS 提供的辅助功能模块–位操作，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。文中所涉及的源代码，均可以在 LiteOS 开源站点https://gitee.com/LiteOS/LiteOS 获取。位操作模块源代码、开发文档如下：

• LiteOS 内核位操作源代码

位操作模块功能比较简单，包括位操作的头文件 kernel\include\los_bitmap.h、C 源代码文件 kernel\base\los_bitmap.c。

• 开发指南位操作文档

在线文档https://gitee.com/LiteOS/LiteOS/blob/master/doc/LiteOS_Kernel_Developer_Guide.md#%E4%BD%8D%E6%93%8D%E4%BD%9C。

我们先看看位操作的概念核使用场景，详细的介绍及相关的示例，请参考 LiteOS 开发指南位操作文档。

LiteOS 位操作模块提供对 32 位无符号整数数值的 bit 位操作，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。定义的宏 OS_BITMAP_MASK 如下，也就是十进制 31。如果传入的 bit 为大于 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。

#define OS_BITMAP_MASK 0x1FU

HuaweiLiteOS 的位操作模块提供标志位的置 1 和清 0 操作，可以改变标志位的内容，同时还提供获取状态字中标志位为 1 的最高位和最低位的功能。用户也可以对系统的寄存器进行位操作。

下面，我们剖析下位操作的源代码。

位操作常用功能

位操作提供了 4 个 API，进行置 1、清 0、获取为 1 的最高、最低位等操作，如下：

LOS_BitmapSet()对状态字的某一标志位进行置 1 操作

对状态字的某一标志位进行置 1 操作。我们先看看传入的参数，需要的 2 个参数分别是：需要改变 bit 位内容的状态字 UINT32 *bitmap，需要改变的 bit 位位数 UINT16 pos。

代码很简单，首先进行基础的校验，如果状态字为空，则返回。然后计算 pos & OS_BITMAP_MASK，只取二进制的低 5 位，最大位值为 31，避免左移的时候发生溢出。1U << (pos & OS_BITMAP_MASK)就是需要改变内容的状态字的 bit 位，通过按位或运算设置状态字 UINT32 *bitmap 的指定 bit 位的内容为 1。

VOID LOS_BitmapSet(UINT32 *bitmap, UINT16 pos){    if (bitmap == NULL) {        return;    }
    *bitmap |= 1U << (pos & OS_BITMAP_MASK);}

LOS_BitmapClr()对状态字的某一标志位进行清 0 操作

对状态字的某一标志位进行清 0 操作，代码和置 1 操作对应，比较简单，~(1U<< (pos & OS_BITMAP_MASK))表示需要改变内容的状态字的 bit 位为 0，其余位为 1，然后通过按位与运算设置状态字 UINT32 *bitmap 的指定 bit 位的内容为 0。

VOID LOS_BitmapClr(UINT32 *bitmap, UINT16 pos){    if (bitmap == NULL) {        return;    }
    *bitmap &= ~(1U << (pos & OS_BITMAP_MASK));}

LOS_HighBitGet()获取状态字中为 1 的最高位

代码中 CLZ(bitmap)是宏，展开为(__builtin_clz(bitmap))，这是编译器内置的高效位运算的库函数，clz 是 count leading zeros 的缩写，就是统计二进制数值中高位区开头的全是 0 的数目。使用 OS_BITMAP_MASK 减去该值，结果就是状态字中的 1 的最高位。

UINT16 LOS_HighBitGet(UINT32 bitmap){    if (bitmap == 0) {        return LOS_INVALID_BIT_INDEX;    }
    return (OS_BITMAP_MASK - CLZ(bitmap));}

LOS_LowBitGet()获取状态字中为 1 的最低位

代码其中 CLZ(bitmap)是宏，展开为(__builtin_ctz(value))，这是编译器内置的高效位运算的库函数，ctz 是 count trailing zeros 的缩写，就是统计二进制数值中低位区结尾的全是 0 的数目，该结果就是状态字中的 1 的最低位。

UINT16 LOS_LowBitGet(UINT32 bitmap){    if (bitmap == 0) {        return LOS_INVALID_BIT_INDEX;    }
    return CTZ(bitmap);}

小结

本文带领大家一起剖析了 LiteOS 位操作模块的源代码，代码非常简单，参考官方示例程序代码，实际编译运行一下，加深理解。

点击关注，第一时间了解华为云新鲜技术~