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linux内核bitmap之setbit汇编实现

news 2025/8/15 1:17:06

内核版本：kernel 0.12

首先看一段代码，下面这段代码来自内核版本0.12的mm/swap.c中：

// mm/swap.c
#define bitop(name,op) \static inline int name(char * addr,unsigned int nr) \
{ \int __res; \__asm__ __volatile__("bt" op " %1,%2; adcl $0,%0" \:"=g" (__res) \:"r" (nr),"m" (*(addr)),"0" (0)); \return __res; \
}bitop(bit,"")
bitop(setbit,"s")
bitop(clrbit,"r")

这段代码通过宏定义了三个位操作函数，分别是 bit() 测试位，setbit() 置位，clrbit() 清除位。

将上述代码进行改造，对setbit()封装后：

// main.c
#define bitop(name,op) \static inline int name(char * addr,unsigned int nr) \
{ \int __res; \__asm__ __volatile__("bt" op " %1,%2; adcl $0,%0" \:"=g" (__res) \:"r" (nr),"m" (*(addr)),"0" (0)); \return __res; \
}bitop(setbit,"s")int do_setbit(char *addr, unsigned int nr)
{return setbit(addr, nr);
}

反汇编后：

执行gcc -c -o main.o main.c && objdump -s -d main.o

0000000000000000 <setbit>:0:	55                   	push   %rbp1:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp4:	48 89 7d e8          	mov    %rdi,-0x18(%rbp)8:	89 75 e4             	mov    %esi,-0x1c(%rbp)b:	8b 55 e4             	mov    -0x1c(%rbp),%edxe:	48 8b 4d e8          	mov    -0x18(%rbp),%rcx12:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax       // (1) 清零eax17:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax1c:	0f ab 11             	bts    %edx,(%rcx)     // (2) bts 置位1f:	83 d0 00             	adc    $0x0,%eax       // (3) adc: eax = eax + 0 + CF22:	89 45 fc             	mov    %eax,-0x4(%rbp)25:	8b 45 fc             	mov    -0x4(%rbp),%eax28:	5d                   	pop    %rbp29:	c3                   	retq   000000000000002a <do_setbit>:2a:	55                   	push   %rbp2b:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp2e:	48 83 ec 10          	sub    $0x10,%rsp32:	48 89 7d f8          	mov    %rdi,-0x8(%rbp)36:	89 75 f4             	mov    %esi,-0xc(%rbp)39:	8b 55 f4             	mov    -0xc(%rbp),%edx3c:	48 8b 45 f8          	mov    -0x8(%rbp),%rax40:	89 d6                	mov    %edx,%esi42:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi45:	e8 b6 ff ff ff       	callq  0 <setbit>4a:	c9                   	leaveq 4b:	c3                   	retq

bt： 表示 Bit Test，测试并用原值设置进位值
bts：表示 Bit Test and Set，设置比特位（设为 1）并用原值设置进位值
btr：表示 Bit Test and Reset，复位比特位（设为 0）并用原值设置进位值

可以看到在setbit()中最重要的几步：

(1) 清零eax："0" (0)

(2) bts 置位："bt" op " %1,%2

(3) adc: eax = eax + 0 + 溢出标记CF：adcl $0,%0

c语言内联汇编语法含义：

__asm__("汇编语句":输出寄存器:输入寄存器:会被修改的寄存器)"="    操作数在指令中是只写的 (输出操作数)"r"    通用寄存器, 也就是eax，ebx，ecx，edx，esi，edi中的一个"m"    内存变量"g"    通用寄存器, 或者内存变量"0-9"  表示用它限制的操作数与某个指定的操作数匹配,注意作为限定符字母的 %0-%9 与指令中的 "0"-"9" 的区别,前者代表操作数, 后者描述操作数.%0, %1, %2 分别代表: __res, nr, *addradcl $0,%0 表示: 将 __res(%0) 加上立即数 0($0) 后, 将结果放入 __res(%0) 中"0" (0) : 第一个"0"表示__res, 第二(0)表示常量0, 整个语句意思是将__res初始化为0, 相当于 __res = 0