linux-kernel-bitmap

bitmap

節約內存,用一個位去表示兩種狀態.對於數據量比較多的開關量非常適用。
linux提供了相關的接口進行初始化和操作bitmap.

include/linux/types.h
#define DECLARE_BITMAP(name,bits) \
    unsigned long name[BITS_TO_LONGS(bits)]

bitmap_set

函數原型:

void bitmap_set(unsigned long *map, int start, int nr)
start: 起始位
nr   : 長度

1. 計算start位的WORD的指針地址
2. 設置第一個WORD的相應高位為1
3. 設置2~n-1(倒數第二個)數據的位為1(通過mask設置,一次設置BITS_PER_LONG位，mask_to_set = ~0UL)
4. 設置最后一個數據的相應位為1,可能只有部分低位為1.

bitmap_clear

函數原型:

void bitmap_clear(unsigned long *map, int start, int nr)
start: 起始位
nr   : 長度	

1. 計算start位的WORD的指針地址
2. 清除第一個WORD的相應高位為0
3. 清除2~n-1(倒數第二個)數據的位為0(通過mask設置,一次設置BITS_PER_LONG位，mask_to_set = ~0UL)
4. 設置最后一個數據的相應位為0,可能只有部分低位為1.

__bitmap_empty

函數原型:

int __bitmap_empty(const unsigned long *bitmap, int bits)
功能: 0~bits位是否為空

1. 計算總共多少個WORD,得到總共lim個
2. 遍歷bitmap[0~lim]是否有WORD不是0,有返回0
3. 判斷最后一個WORD是否有位為1,,有返回0
4. return 1

__bitmap_full

函數原型:

int __bitmap_full(const unsigned long *bitmap, int bits)
功能:判斷0~bits位是否全為1

1. 計算總共多少個WORD,得到總共lim個
2. 遍歷bitmap[0~lim]是否有WORD為0,有返回0
3. 判斷最后一個WORD是否有位為0,有返回0
4. return 1

__bitmap_equal

函數原型:

int __bitmap_equal(const unsigned long *bitmap1,
    const unsigned long *bitmap2, int bits)
功能: 比較bitmap1和bitmap2 ，從0~bits位相等

1. 計算總共多少個WORD,得到總共lim個
2. 比較bitmap1[0_{lim]和bitmap2[0}lim]是否相等,如果不相等返回0
3. 比較最后一個WORD剩余位是否相等(異或bitmap1[lim]和bitmap2[lim]，后與上mask)

__bitmap_shift_right

函數原型:

void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst,
	const unsigned long *src, int shift, int bits)
功能: 把長度為bits位的src右移shift位后保存到dst中

1. 計算整個bitmap的長度為多少個WORD(lim),剩余的位數left, 計算公式bits = lim * BITS_PER_LONG + left
2. 計算右移的WORD數off,和剩余的位數(rem) ,計算公式shift = off * BITS_PER_LONG + rem
3. 右移bitmap[0~lim-1], 獲取右移后,用下個WORD(或0)填充高位部分(upper),
   獲取右移得到的低位部分(lower), dst[0~lim-1] = upper | lower.
   • 如果是最后一個WORD，右移rem位后,高位用0填充;采用mask的方式實現
   • 如果left不等於0,最后第2個WORD的upper部分，最后一個WORD只有部分bits,需要mask不屬於的bits為0
4. 把右移后,左邊的相應的MSB位清0

__bitmap_shift_left

函數原型

void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst,
const unsigned long *src, int shift, int bits)
功能: 把長度為bits位的src左移shift位后保存到dst中

整個流程跟__bit_shift_right一樣，只是左移換成右移,低位填0.

1. 計算整個bitmap的長度為多少個WORD(lim),剩余的位數left, 計算公式bits = lim * BITS_PER_LONG + left
2. 計算右移的WORD數off,和剩余的位數(rem) ,計算公式shift = off * BITS_PER_LONG + rem
3. 左移bitmap[lim-1~0],獲取低位lower,獲取高位,
   dst[] = upper | lower
   • lower 是前一個WORD(src[k-1])的高rem位
   • upper 是當前的WORD(src[k])的左移rem位
   • src[lim-1]的WORD,如果left不為0, mask不屬於bits的位為0
4. 左移后的最后剩余WORD都需要清0

__bitmap_and

函數原型:

int __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
    const unsigned long *bitmap2, int bits)
功能: bitmap1和bitmap2進行與操作並把值保存到dst中。

__bitmap_or

函數原型:

void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
    const unsigned long *bitmap2, int bits)
功能: bitmap1和bitmap2進行或操作並把值保存到dst中。		

__bitmap_xor

函數原型:

void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
    const unsigned long *bitmap2, int bits)
功能: bitmap1和bitmap2進行異或操作並把值保存到dst中。

__bitmap_andnot

函數原型:

int __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
    const unsigned long *bitmap2, int bits)
功能: bitmap1和bitmap2進行與非(~bitmap2)操作並把值保存到dst中。

__bitmap_intersects

函數原型:

int __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
    const unsigned long *bitmap2, int bits)
功能: bitmap1和bitmap2進行與的操作，如果存在都為1的位,返回1,不存在返回0
      判斷bitmap1和bitmap2是否有相同的位被設置

__bitmap_subset

函數原型:

int __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
    const unsigned long *bitmap2, int bits)
功能: 判斷bitmap2是否是bitmap1的子集,是返回1,不是返回0

__bitmap_weight

函數原型:

int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, int bits)
功能: 計算漢明權重大小,即bitmap中1的個數

1. 漢明權重 Hammingcode是指一個字串中非0符號的個數(TheHamming weight of a stringis
   the number of symbols that are different from the zero-symbol ofthealphabetused.）
   應用到2進制符號序列中來，即二進制串中1的個數就是該串的Hammingcode.

未完待續......