測試test_bit(int a, long *b)宏的返回值

Anzyfly

最近在看2.4內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的代碼時發(fā)現(xiàn)很多地方會根據(jù)test_bit（）宏的返回值的不同來進行不同的操作，形如：
return test_bit(IPS_CONFIRMED_BIT, &ct->status);
為了搞清楚這個函數(shù)到底在什么情況下會返回0，寫了個簡單的測試程序，
測試后發(fā)現(xiàn)如果被測試位的值為0，就返回0；如果被測試位的值為1，就返回非0；不知道我的測試結(jié)果對不對？

amarant

你去看看代碼實現(xiàn)也行
不過你都親手測試了還不相信啊。

L_kernel

最近在看2.4內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的代碼時發(fā)現(xiàn)很多地方會根據(jù)test_bit（）宏的返回值的不同來進行不同的操作，形如 ...
Anzyfly 發(fā)表于 2011-03-17 18:05

沒有具體看代碼的定義，但是函數(shù)的說明當(dāng)中，你是對的。

1. 285 /**
   
2. 286  * test_bit - Determine whether a bit is set
   
3. 287  * @nr: bit number to test
   
4. 288  * @addr: Address to start counting from
   
5. 289  */
   

復(fù)制代碼

zonewone

最近在看2.4內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的代碼時發(fā)現(xiàn)很多地方會根據(jù)test_bit（）宏的返回值的不同來進行不同的操作，形如 ...
Anzyfly 發(fā)表于 2011-03-17 18:05

    看字面含義。。。

L_kernel

最近在看2.4內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的代碼時發(fā)現(xiàn)很多地方會根據(jù)test_bit（）宏的返回值的不同來進行不同的操作，形如 ...
Anzyfly 發(fā)表于 2011-03-17 18:05

忍不住，又看了一下內(nèi)核代碼。順便分析了一下，希望對你更底層的了解有用。

1. #if 0 /* Fool kernel-doc since it doesn't do macros yet */
   
2. /**
   
3. * test_bit - Determine whether a bit is set
   
4. * @nr: bit number to test
   
5. * @addr: Address to start counting from
   
6. */
   
7. static int test_bit(int nr, const volatile void * addr);
   
8. #endif
   
9. 
   
10. static __always_inline int constant_test_bit(int nr, const volatile unsigned long *addr)
    
11. {
    
12.         return ((1UL << (nr & 31)) & (addr[nr >> 5])) != 0;
    
13. }

復(fù)制代碼

對于編譯時的常數(shù)使用上面的函數(shù)進行判斷
假設(shè)我們要測試的數(shù)為test = 0x00000008，它的第三位是否為1(位數(shù)是從0數(shù)起)，即nr = 3 = 0x00000003，addr就是我們測試的數(shù)的地址
addr = &test; 對于運算addr[nr >> 5] = addr[0] 也就是test的值
對于前面部分 1UL左移3位，其值就是0x00000008，它們&運算后，結(jié)果是0x00000008 != 0，所以return的結(jié)果返回是1
即0x00000008的第3位是1，其結(jié)果也確實是1。其他的情況照樣子可以這樣子驗證。

1. static inline int variable_test_bit(int nr, const volatile unsigned long * addr)
   
2. {
   
3.         int oldbit;
   
4. 
   
5.         __asm__ __volatile__(
   
6.                 "btl %2,%1\n\tsbbl %0,%0"
   
7.                 :"=r" (oldbit)
   
8.                 :"m" (ADDR),"Ir" (nr));
   
9.         return oldbit;
   
10. }

復(fù)制代碼

對于編譯時的非常數(shù)，使用上面的函數(shù)進行判斷。上面使用了gcc的內(nèi)聯(lián)匯編。參數(shù)nr和addr的含義和上面相同，其實就兩句，翻譯成Intel格式如下：
BT                 nr, (addr)        ;測試(addr)的第nr位，如果是1，則CF = 1
SUBB        oldbit, oldbit    ;帶進位的減法，因為上面置CF = 1，所以結(jié)果是1
然后函數(shù)最后返回oldbit的值，也就是1了。
上面的匯編語言可以參看Intel Architecture Software Developer’s Manual

1. #define test_bit(nr,addr) \
   
2. (__builtin_constant_p(nr) ? \
   
3. constant_test_bit((nr),(addr)) : \
   
4. variable_test_bit((nr),(addr)))

復(fù)制代碼

最后，test_bit其實是一個宏，看nr的屬性(是否是編譯時常數(shù)調(diào)用不同的函數(shù))，gcc的內(nèi)建函數(shù)__builtin_constant_p(nr)，測試nr是否是編譯時的常量，如果是則返回1，然后調(diào)用constant_test_bit函數(shù)，否則調(diào)用variable_test_bit函數(shù)。下面是引用gcc手冊的關(guān)于__builtin_constant_p(EXP)內(nèi)建函數(shù)的說明。詳細(xì)內(nèi)容可以參看gcc的info文檔。

     You can use the built-in function `__builtin_constant_p' to
     determine if a value is known to be constant at compile-time and
     hence that GCC can perform constant-folding on expressions
     involving that value.  The argument of the function is the value
     to test.  The function returns the integer 1 if the argument is
     known to be a compile-time constant and 0 if it is not known to be
     a compile-time constant.  A return of 0 does not indicate that the
     value is _not_ a constant, but merely that GCC cannot prove it is
     a constant with the specified value of the `-O' option.

Anzyfly

return ((1UL << (nr & 31)) & (addr[nr >> 5])) != 0; 這個語句的意思你是怎么分析出來的？
能否再幫我指點一下，我搞不清楚((1UL << (nr & 31)) 和(addr[nr >> 5]))到底表達了一個什么
意思，沒有真正看懂它的實現(xiàn)過程。

L_kernel

return ((1UL > 5])) != 0; 這個語句的意思你是怎么分析出來的？
能否再幫我指點一下，我搞不清楚((1UL >  ...
Anzyfly 發(fā)表于 2011-03-21 21:32

    ((1UL << (nr & 31)) & (addr[nr >> 5])) != 0

對于0~31之間的數(shù)字，nr & 31就是nr，然后 1UL << nr把第nr位置位，其它為零。

后面那個就是數(shù)組和指針的混用了。對于0~31的數(shù)字，nr >> 5總是為0的，也就是數(shù)組的第一個元素，對應(yīng)就是指針指向的元素，(addr)。

Anzyfly

在/asm-i386/bitops.h中的定義如下：
#if 0 /* Fool kernel-doc since it doesn't do macros yet */
/**
* test_bit - Determine whether a bit is set
* @nr: bit number to test
* @addr: Address to start counting from
*/
static int test_bit(int nr, const volatile void * addr);
#endif

static __inline__ int constant_test_bit(int nr, const volatile void * addr)
{
        return ((1UL << (nr & 31)) & (((const volatile unsigned int *) addr)[nr >> 5])) != 0;
}

在.../asm-generic/bitops.h中的定義如下：
extern __inline__ int test_bit(int nr, long * addr)
{
        int        mask;

        addr += nr >> 5;
        mask = 1 << (nr & 0x1f);
        return ((mask & *addr) != 0);
}

這兩定義其實都是正如你分析的那樣，都是可以釋的通的，現(xiàn)在我終于知道這個測試置位函數(shù)的實現(xiàn)過程了，
只是感概內(nèi)核中的函數(shù)為什么都要這么寫？簡單的一個函數(shù)式 return ((1<<nr) & addr[0])就可以表達的很清楚的過程，總是搞的這么復(fù)雜，是為了可移植性？還是非要把人整暈？還是我考慮的太簡單了？

L_kernel

在/asm-i386/bitops.h中的定義如下：
#if 0 /* Fool kernel-doc since it doesn't do macros yet */
/**
...
Anzyfly 發(fā)表于 2011-03-22 10:04

你說的那個可能考慮了所要測試的對象是結(jié)構(gòu)或者數(shù)組的原因吧。

adofirst

因為__alloc_bootmem_core函數(shù)中test_bit (j, bdata->node_bootmem_map)傳遞過去以后，nr=j,addr=bdata->node_bootmem_map，其中nr=j是要開始查找的頁框號，位圖保存在bdata->node_bootmem_map指向的地方，并且是32位的unsigned long型，因此 addr)[nr >> 5])也即是 addr)[nr/32]),是為了將查找地址移動到要查找的頁位圖大致位置（第幾個unsigned long型的數(shù)開始）。(nr & 31)即是(nr %31)即是算出在某一個unsigned long內(nèi)的要開始查找的精確位置，然后將1UL左移(nr & 31)即是要在一個unsigned long中要查找的精確位置。