LiteOS内核源码分析系列五 LiteOS内核源码分析–位操作模块

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

Huawei LiteOS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：

接口名	描述
LOS_BitmapSet	对状态字的某一标志位进行置1操作
LOS_BitmapClr	对状态字的某一标志位进行清0操作
LOS_HighBitGet	获取状态字中为1的最高位
LOS_LowBitGet	获取状态字中为1的最低位

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。

感谢阅读，如有任何问题、建议，都可以留言给我们： https://gitee.com/LiteOS/LiteOS/issues 。为了更容易找到LiteOS代码仓，建议访问 https://gitee.com/LiteOS/LiteOS ，关注Watch、点赞Star、并Fork到自己账户下，如下图，谢谢。

LOS_STAR

（完）