bit 位图

#include
#include


#define BITMAP_NUM 4 /* 定义位图的个数 */
#define INDEX_SHIFT 5 /* bit>>INDEX_SHIFT 得到bit在位图bitmap中的下表 2^5 = 32 也就是位图的单元是int = 32bit */
#define MASK (31) /* 0b11111 = 31 得到bit在int中的偏移*/
#define MAXBIT ( sizeof(int) * 8 * BITMAP_NUM) /* 定义位图中位的总个数 */


/**************************************************************
 * unsigned int bitmap[4] 表示我们在内存中有连续的4*4 = 16字节的连续的内存空间可以归我们使用，在这连续的16字节的内存中我们如何获取指定index的位那? 很简单
 * 第一步 : 我们需要知道这个index位在位图bitmap[4]中的第几个数据元素？
 * bitmap[index >> 5] 为什么要右移5位那？因为是 int = 32 位 尔二进制的32位可以表示成 0x0 - 0x11111 用5位来表示 这里我们将低位砍掉，那么高位就自然是index位在位图中的元素的小标。
 * 第二步 : 我们需要确定该index 在一个int元素中的位置？
 * index & 0b11111 就表示该index 在int元素中的位置 (这里需要读者自己好好揣摩一下，类似于分页机制)
 **************************************************************/
unsigned int bitmap[BITMAP_NUM] = {0};


/*************************************************************
 * 函数名称 : static inline void set_bitmap(unsigned int i)
 * 函数功能 : 将指定的bit置1 是一个static的内敛函数
 * 函数参数 : unsigned int i 指定的bit
 * 函数返回值 : void 
 *************************************************************/
static inline void set_bitmap(unsigned int i)
{
bitmap[i >> INDEX_SHIFT] |= (1 << (i & MASK));
}
/*************************************************************
 * 函数名称 : static inline void clear_bitmap(unsigned int i)
 * 函数功能 : 将指定的bit置0 是一个static的内敛函数
 * 函数参数 : unsigned int i 指定的bit
 * 函数返回值 : void 
 *************************************************************/
static inline void clear_bitmap(unsigned int i)
{
bitmap[i >> INDEX_SHIFT] &= ~(1 << (i & MASK));
}


/* 具体查找空闲的bit 在一个int的数据元素中使用二分法进行查找 */
static inline unsigned int fzz(unsigned int word)
{
unsigned int num = 0;

if((word & 0xFFFF) == 0xFFFF)
{
num += 16;
word >>= 16;
}
if((word & 0xFF) == 0xFF)
{
num += 8;
word >>= 8;
}
if((word & 0xF) == 0xF)
{
num += 4;
word >>= 4;
}
if((word & 0x3) == 0x3)
{
num += 2;
word >>= 2;
}
if((word & 0x1) == 0x1)
{
num += 1;
}


return num;
}


/*************************************************************
 * 函数名称 : static inline find_first_free_bit(unsigned int *addr, int maxbit)
 * 函数功能 : 在指定的位图中查找一个空闲的位
 * 函数参数 : unsigned int *addr 位图的内存地址
 *   int maxbit 位的个数
 * 函数返回值 : void 
 *************************************************************/
static inline find_first_free_bit(const unsigned int *addr, int maxbit)
{
const unsigned int *p = addr;
unsigned int result = 0;
unsigned int tmp;

while(maxbit)
{
if(~((tmp = (*p++)) & 0xFFFFFFFF)) /* 逐个访问位图中的数据元素 以int为单位进行处理 */
{
goto found;
}

result += (MASK + 1);
maxbit -= (MASK + 1); /* 这里之所以 +1 是因为 maxbit 是总个数 从1开始的 */
}
return result;


found:
return result + fzz(tmp);

}




void print_bin(unsigned int i)
{
int j = 31;
printf("0b ");
for(j;j>=0;j--)
{
printf("%d ", (i >> j) & 0x1);
}
printf("\n");
}


int main(int argc, char **argv)
{
int num = 0;
print_bin(bitmap[0]);
print_bin(bitmap[1]);
print_bin(bitmap[2]);
print_bin(bitmap[3]);

num = find_first_free_bit(bitmap, MAXBIT);
set_bitmap(num);
num = find_first_free_bit(bitmap, MAXBIT);
set_bitmap(num);

print_bin(bitmap[0]);
print_bin(bitmap[1]);
print_bin(bitmap[2]);
print_bin(bitmap[3]);


return 0;
}