__builtin_ffs 的使用方法

前言

__builtin_ffs 在Linux 系统上比较的常见，有一些其他的操作系统，也会看到 __builtin_ffs的使用，作用到底是什么？
如何正确的使用 __builtin_ffs？

作用

__builtin_ffs 是 gcc 内置的函数，获取一个数值：从低位起，第一个1 出现的位置，如0x11，返回的是1,0x00返回的是0,0x02，返回的是2
在Keil MDK armcc的编译环境下，需要使用 --gnu的编译选项，armclang 默认支持 gnu选项，所以不需要手动设置

测试环境

Keil MDK5，这里查看 __builtin_ffs 的返回值，什么场景下需要计算第一个1的返回位置呢？如操作系统的优先级算法中，低位代表高优先级，第一个出现1的位，代表最高的优先级
uCOS-II 的优先级判定表格，其实就是 __builtin_ffs 计算出来的值

测试代码

这里使用RT-Thread Keil MDK5 环境， shell命令验证

struct _ffs
{const char *name;rt_uint32_t value;
};
typedef struct _ffs ffs_t;#define FFS_ITEM(a)     { #a, a }static ffs_t ffs_tbl[] =
{FFS_ITEM(0x00),FFS_ITEM(0x01),FFS_ITEM(0x02),FFS_ITEM(0x04),FFS_ITEM(0x08),FFS_ITEM(0x10),FFS_ITEM(0x11),FFS_ITEM(0x12),FFS_ITEM(0x14),FFS_ITEM(0x18),FFS_ITEM(0x20)
};void builtin_ffs_test(void)
{rt_uint32_t tbl_size = sizeof(ffs_tbl) / sizeof(ffs_tbl[0]);for (rt_uint32_t i = 0; i < tbl_size; i++){rt_kprintf("%s -> %d\r\n", ffs_tbl[i].name, __builtin_ffs(ffs_tbl[i].value));}
}MSH_CMD_EXPORT(builtin_ffs_test, builtin_ffs_test);void builtin_ffs_test2(void)
{for (rt_uint32_t i = 0; i < 256; i++){if ((i % 16) == 0x00)rt_kprintf("\r\n");rt_kprintf("%d, ", __builtin_ffs(i));}rt_kprintf("\r\n");
}
MSH_CMD_EXPORT(builtin_ffs_test2, builtin_ffs_test2);

测试结果

msh >builtin_ffs_test
0x00 -> 0
0x01 -> 1
0x02 -> 2
0x04 -> 3
0x08 -> 4
0x10 -> 5
0x11 -> 1
0x12 -> 2
0x14 -> 3
0x18 -> 4
0x20 -> 6

这里需要注意：如果第一位为1，就返回的是1，而不是0（C语言一般以0 作为起始）

msh >builtin_ffs_test20, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
6, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
7, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
6, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
8, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
6, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
7, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
6, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,
5, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1, 4, 1, 2, 1, 3, 1, 2, 1,

注意：这个跟uCOS-II 的优先级列表对比，发现除了第一个0之外，都多了一个1，这是因为 uCOS-II 的优先级判断表，0x01 的1 为BIT0 位置，所以需要： __builtin_ffs(value) - 1

应用方法

获取最高优先级的方法，位示图法
每个优先级，从低到高，占一个位
1024 个优先级
1024 / 32 = 32 （32个组），每组 32个优先级（每位代表一个优先级）
uint32_t prio_group
uint32_t prio_table[32]
优先级设置时，由两部分组成：纵坐标 Y，横坐标X ，优先级 = Y * 32 + X
优先级存在，相应的组 prio_group 置位， prio << 5 响应的 prio_table 置位 prio_table[prio << 5] |= 1 << prio % 32
最高优先级：最低位为最高优先级
在优先级组 prio_group 中从低位开始，找到第一个1的位置，也就是最高优先级的组，如prioBitY
在 prio_table[prioBitY]中，从低位开始，找到第一个1的位置，如prioBitX
获取的最高优先级（数值最小的）为： prioBitY << 5 + prioBitX

小结

这部分的计算很巧妙，可以快速的获取一个数值，如32位数值，从低位开始，第一个1出现的位置
通过分组，可以很快的查找【位图】中最小的数值

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作用

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测试代码

测试结果

应用方法

小结

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