测试test_bit(int a, long *b)宏的返回值

Anzyfly

最近在看2.4内核网络协议栈的代码时发现很多地方会根据test_bit（）宏的返回值的不同来进行不同的操作，形如：
return test_bit(IPS_CONFIRMED_BIT, &ct->status);
为了搞清楚这个函数到底在什么情况下会返回0，写了个简单的测试程序，
测试后发现如果被测试位的值为0，就返回0；如果被测试位的值为1，就返回非0；不知道我的测试结果对不对？

amarant

你去看看代码实现也行
不过你都亲手测试了还不相信啊。

L_kernel

最近在看2.4内核网络协议栈的代码时发现很多地方会根据test_bit（）宏的返回值的不同来进行不同的操作，形如 ...
Anzyfly 发表于 2011-03-17 18:05

没有具体看代码的定义，但是函数的说明当中，你是对的。

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  */
   

复制代码

zonewone

最近在看2.4内核网络协议栈的代码时发现很多地方会根据test_bit（）宏的返回值的不同来进行不同的操作，形如 ...
Anzyfly 发表于 2011-03-17 18:05

    看字面含义。。。

L_kernel

最近在看2.4内核网络协议栈的代码时发现很多地方会根据test_bit（）宏的返回值的不同来进行不同的操作，形如 ...
Anzyfly 发表于 2011-03-17 18:05

忍不住，又看了一下内核代码。顺便分析了一下，希望对你更底层的了解有用。

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. }

复制代码

对于编译时的常数使用上面的函数进行判断
假设我们要测试的数为test = 0x00000008，它的第三位是否为1(位数是从0数起)，即nr = 3 = 0x00000003，addr就是我们测试的数的地址
addr = &test; 对于运算addr[nr >> 5] = addr[0] 也就是test的值
对于前面部分 1UL左移3位，其值就是0x00000008，它们&运算后，结果是0x00000008 != 0，所以return的结果返回是1
即0x00000008的第3位是1，其结果也确实是1。其他的情况照样子可以这样子验证。

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. }

复制代码

对于编译时的非常数，使用上面的函数进行判断。上面使用了gcc的内联汇编。参数nr和addr的含义和上面相同，其实就两句，翻译成Intel格式如下：
BT                 nr, (addr)        ;测试(addr)的第nr位，如果是1，则CF = 1
SUBB        oldbit, oldbit    ;带进位的减法，因为上面置CF = 1，所以结果是1
然后函数最后返回oldbit的值，也就是1了。
上面的汇编语言可以参看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)))

复制代码

最后，test_bit其实是一个宏，看nr的属性(是否是编译时常数调用不同的函数)，gcc的内建函数__builtin_constant_p(nr)，测试nr是否是编译时的常量，如果是则返回1，然后调用constant_test_bit函数，否则调用variable_test_bit函数。下面是引用gcc手册的关于__builtin_constant_p(EXP)内建函数的说明。详细内容可以参看gcc的info文档。

     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; 这个语句的意思你是怎么分析出来的？
能否再帮我指点一下，我搞不清楚((1UL << (nr & 31)) 和(addr[nr >> 5]))到底表达了一个什么
意思，没有真正看懂它的实现过程。

L_kernel

return ((1UL > 5])) != 0; 这个语句的意思你是怎么分析出来的？
能否再帮我指点一下，我搞不清楚((1UL >  ...
Anzyfly 发表于 2011-03-21 21:32

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

对于0~31之间的数字，nr & 31就是nr，然后 1UL << nr把第nr位置位，其它为零。

后面那个就是数组和指针的混用了。对于0~31的数字，nr >> 5总是为0的，也就是数组的第一个元素，对应就是指针指向的元素，(addr)。

Anzyfly

在/asm-i386/bitops.h中的定义如下：
#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中的定义如下：
extern __inline__ int test_bit(int nr, long * addr)
{
        int        mask;

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

这两定义其实都是正如你分析的那样，都是可以释的通的，现在我终于知道这个测试置位函数的实现过程了，
只是感概内核中的函数为什么都要这么写？简单的一个函数式 return ((1<<nr) & addr[0])就可以表达的很清楚的过程，总是搞的这么复杂，是为了可移植性？还是非要把人整晕？还是我考虑的太简单了？

L_kernel

在/asm-i386/bitops.h中的定义如下：
#if 0 /* Fool kernel-doc since it doesn't do macros yet */
/**
...
Anzyfly 发表于 2011-03-22 10:04

你说的那个可能考虑了所要测试的对象是结构或者数组的原因吧。

adofirst

因为__alloc_bootmem_core函数中test_bit (j, bdata->node_bootmem_map)传递过去以后，nr=j,addr=bdata->node_bootmem_map，其中nr=j是要开始查找的页框号，位图保存在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]),是为了将查找地址移动到要查找的页位图大致位置（第几个unsigned long型的数开始）。(nr & 31)即是(nr %31)即是算出在某一个unsigned long内的要开始查找的精确位置，然后将1UL左移(nr & 31)即是要在一个unsigned long中要查找的精确位置。