LiteOS內核源碼分析系列五 LiteOS內核位操作模塊

在進一步分析之前，本文我們先來熟悉下LiteOS提供的輔助功能模塊–位操作，在互斥鎖等模塊對位操作有使用。位操作是指對二進制數的bit位進行操作。程序可以設置某一變量為狀態字，狀態字中的每一bit位（標志位）可以具有自定義的含義。文中所涉及的源代碼，均可以在LiteOS開源站點https://gitee.com/LiteOS/LiteOS 獲取。位操作模塊源代碼、開發文檔如下：

LiteOS內核位操作源代碼

位操作模塊功能比較簡單，包括位操作的頭文件kernel\include\los_bitmap.h、C源代碼文件kernel\base\los_bitmap.c。

開發指南位操作文檔

在線文檔https://gitee.com/LiteOS/LiteOS/blob/master/doc/LiteOS_Kernel_Developer_Guide.md#%E4%BD%8D%E6%93%8D%E4%BD%9C。

我們先看看位操作的概念核使用場景，詳細的介紹及相關的示例，請參考LiteOS開發指南位操作文檔。

LiteOS位操作模塊提供對32位無符號整數數值的bit位操作，bit位取值為0-31，以0開始計算，從左向右，第0位，第1位。。。第31位等。定義的宏OS_BITMAP_MASK如下，也就是十進制31。如果傳入的bit為大于31，會通過邏輯與運算截斷(pos & OS_BITMAP_MASK)，只取低5位，確保不會大于31，避免溢出。

#define OS_BITMAP_MASK 0x1FU

Huawei LiteOS的位操作模塊提供標志位的置1和清0操作，可以改變標志位的內容，同時還提供獲取狀態字中標志位為1的最高位和最低位的功能。用戶也可以對系統的寄存器進行位操作。

下面，我們剖析下位操作的源代碼。

位操作常用功能

位操作提供了4個API，進行置1、清0、獲取為1的最高、最低位等操作，如下：

LOS_BitmapSet()對狀態字的某一標志位進行置1操作

對狀態字的某一標志位進行置1操作。我們先看看傳入的參數，需要的2個參數分別是：需要改變bit位內容的狀態字UINT32 *bitmap，需要改變的bit位位數UINT16 pos。

代碼很簡單，首先進行基礎的校驗，如果狀態字為空，則返回。然后計算pos & OS_BITMAP_MASK，只取二進制的低5位，最大位值為31，避免左移的時候發生溢出。1U << (pos & OS_BITMAP_MASK)就是需要改變內容的狀態字的bit位，通過按位或運算設置狀態字UINT32 *bitmap的指定bit位的內容為1。

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

LOS_BitmapClr()對狀態字的某一標志位進行清0操作

對狀態字的某一標志位進行清0操作，代碼和置1操作對應，比較簡單，~(1U << (pos & OS_BITMAP_MASK))表示需要改變內容的狀態字的bit位為0，其余位為1，然后通過按位與運算設置狀態字UINT32 *bitmap的指定bit位的內容為0。

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

LOS_HighBitGet()獲取狀態字中為1的最高位

代碼中CLZ(bitmap)是宏，展開為(__builtin_clz(bitmap))，這是編譯器內置的高效位運算的庫函數，clz是count leading zeros的縮寫，就是統計二進制數值中高位區開頭的全是0的數目。使用OS_BITMAP_MASK減去該值，結果就是狀態字中的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()獲取狀態字中為1的最低位

代碼其中CTZ(bitmap)是宏，展開為(__builtin_ctz(value))，這是編譯器內置的高效位運算的庫函數，ctz是count trailing zeros的縮寫，就是統計二進制數值中低位區結尾的全是0的數目，該結果就是狀態字中的1的最低位。

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

小結

本文帶領大家一起剖析了LiteOS位操作模塊的源代碼，代碼非常簡單，參考官方示例程序代碼，實際編譯運行一下，加深理解。

感謝閱讀，如有任何問題、建議，都可以留言給我們： https://gitee.com/LiteOS/LiteOS/issues 。為了更容易找到LiteOS代碼倉，建議訪問 https://gitee.com/LiteOS/LiteOS ，關注Watch、Star、并Fork到自己賬戶下，如下圖，謝謝。

輕量級操作系統 LiteOS

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