很多博客上解释bitmap为位图，我认为这样的解释并不准确，我认为叫位映射比较好，因为它里面包含了映射关系，当然这里只是个人观点。早在x86的时代，就有寄存器存在位图，叫tss,可以自行百度，它的104偏移地址以上是位图，每个位对应一个IO端口，而提出这样的方案目的只有一个：高效。 

bitmap其实是解决id的分配的，是一种高效率的分配。比如进程的pid的分配，还有文件描述符号的分配等。所以bitmap还是应用很广泛的，为了研究linux内核中的算法，我们提供了一种解决思路，帮助我们更好地理解内核，运用内核。话不多说，开始我们的主题。 

在linux系统中运用的是内嵌汇编写的，它这样做是为了提高效率。我们的程序没那么复杂，关键是要理解它的思想。 

这是一个简单的位图算法，先贴上代码，我们会对代码足以分析： 

#include <stdio.h> 

#include <unistd.h> 

#include <stdlib.h> 

int bitmap[10] = {0}; //0 - 320 

#define SHIFT 5 

#define MASK 0x1F 

void set_bit(int num){ 

int index = num >> SHIFT; 

int bitValue = 1 << (num & MASK); 

bitmap[index] |= bitValue; 

} 

int text_set_bit(int num){ 

int index = num >> SHIFT; 

int bitValue = 1 << (num & MASK); 

return bitmap[index] & bitValue; 

} 

void clear_bit(int num){ 

int index = num >> SHIFT; 

int bitValue = 1 << (num & MASK); 

bitmap[index] &= (~bitValue); 

} 

int main(int argc, const char *argv[]) 

{ 

int num = 50; 

set_bit(num); 

printf("set_bit sucess\n"); 

 

if(text_set_bit(num)){ 

printf("match sucess! \n"); 

} 

else{ 

printf("match failed! \n"); 

} 

 

clear_bit(num); 

 

printf("clear_bit sucess\n"); 

if(text_set_bit(num)){ 

printf("match sucess! \n"); 

} 

else{ 

printf("match failed! \n"); 

} 

 

 

return 0; 

} 

我们首先先理解一下位图分配的思想：这里有一个32位的二进制：1000 0110 , 它的思想是数二进制数字中置1的二进制的数目。比如： 1000 0110 为数字8，2， 1。（二进制0代表未分配，1代表已分配）。注意一下：这里并不是计算二进制的值，否则容易理解偏。 

 

有了上面的理解，我们来分析一下怎么置位，我们看到上面用的是整形的数组。也就是每个元素是32位的，而且每个元素是连续的，正好满足上面二进制分配的规则。所以可以把这个数组想象成很长的二进制数，而里面为1的就是我们需要找到数字。 

如何定义数组的下标和值，用简单的数学知识： 

数组的下标为：index = num / 32; 

数组的置位：value =1 <<( num % 32);（0 - 32 之间） 

当然对于内核来说这样做浪费效率，所以为了提高效率，采取了移位操作，我们知道左移一个数字，相当于乘以这个数的2的幂次方，右移相反，所以就是int index = num >> SHIFT;大家能理解了。 

我们重点理解：value =1 <<( num % 32);把这句话抽取出来，value = num % 32可以转化为(num & MASK); 这里可以做一个简单的计算，比如这个数字为34，十六进制0x22,二进制为： 

0010 0010 

& 0001 1111 

0000 0010 

 

答案显而易见为2，结果为这个数的第五位(由余数决定)，当然条件是：，a，余数必须为2的n次方 b，n为掩码的宽度。那我们为什么这样设计。可以理解一下，移动34位，与移动2位的效果是一样的。 

因为这是由于数组的长度是固定的，而且占据32位。由此证明上面的结论是正确的。 

而后我们只要数移动2位后为就是要设置的比特位。这里只用一个简单的技巧，就是左移这个数就行了。 

 

bitmap[index] |= bitValue;后就是设置位，注意这里是或等于不是等于。设置好位后就能查询该位是否被使用。 

下面是提供的api函数： 

void set_bit(int num)； 根据数字设置相应的位 

void clear_bit(int num)； 清除相应的位 

int text_set_bit(int num)； 测试相应的位 

你可以把上面的程序拷贝一下进行测试，还可以进行更高级的封装，为应用程序调用。