为什么他们使用位移运算符？操作系统开发

Question

我想学习一些关于操作系统的新东西，所以我决定看看 OSdev wiki 网页。我不知道为什么他们在 vga_entry_color 和 vga_entry 函数中使用位移运算符。有人能告诉我他们为什么使用这个吗？

您可以在以下位置找到此代码： https://wiki.osdev.org/Bare_Bones#Writing_a_kernel_in_C

#include <stdbool.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
 
/* Check if the compiler thinks you are targeting the wrong operating system. */
#if defined(__linux__)
#error "You are not using a cross-compiler, you will most certainly run into trouble"
#endif
 
/* This tutorial will only work for the 32-bit ix86 targets. */
#if !defined(__i386__)
#error "This tutorial needs to be compiled with a ix86-elf compiler"
#endif
 
/* Hardware text mode color constants. */
enum vga_color {
    VGA_COLOR_BLACK = 0,
    VGA_COLOR_BLUE = 1,
    VGA_COLOR_GREEN = 2,
    VGA_COLOR_CYAN = 3,
    VGA_COLOR_RED = 4,
    VGA_COLOR_MAGENTA = 5,
    VGA_COLOR_BROWN = 6,
    VGA_COLOR_LIGHT_GREY = 7,
    VGA_COLOR_DARK_GREY = 8,
    VGA_COLOR_LIGHT_BLUE = 9,
    VGA_COLOR_LIGHT_GREEN = 10,
    VGA_COLOR_LIGHT_CYAN = 11,
    VGA_COLOR_LIGHT_RED = 12,
    VGA_COLOR_LIGHT_MAGENTA = 13,
    VGA_COLOR_LIGHT_BROWN = 14,
    VGA_COLOR_WHITE = 15,
};
 
static inline uint8_t **vga_entry_color**(enum vga_color fg, enum vga_color bg) 
{
    return fg | bg << 4;
}
 
static inline uint16_t **vga_entry**(unsigned char uc, uint8_t color) 
{
    return (uint16_t) uc | (uint16_t) color << 8;
}
 
size_t strlen(const char* str) 
{
    size_t len = 0;
    while (str[len])
        len++;
    return len;
}
 
static const size_t VGA_WIDTH = 80;
static const size_t VGA_HEIGHT = 25;
 
size_t terminal_row;
size_t terminal_column;
uint8_t terminal_color;
uint16_t* terminal_buffer;
 
void terminal_initialize(void) 
{
    terminal_row = 0;
    terminal_column = 0;
    terminal_color = vga_entry_color(VGA_COLOR_LIGHT_GREY, VGA_COLOR_BLACK);
    terminal_buffer = (uint16_t*) 0xB8000;
    for (size_t y = 0; y < VGA_HEIGHT; y++) {
        for (size_t x = 0; x < VGA_WIDTH; x++) {
            const size_t index = y * VGA_WIDTH + x;
            terminal_buffer[index] = vga_entry(' ', terminal_color);
        }
    }
}
 
void terminal_setcolor(uint8_t color) 
{
    terminal_color = color;
}
 
void terminal_putentryat(char c, uint8_t color, size_t x, size_t y) 
{
    const size_t index = y * VGA_WIDTH + x;
    terminal_buffer[index] = vga_entry(c, color);
}
 
void terminal_putchar(char c) 
{
    terminal_putentryat(c, terminal_color, terminal_column, terminal_row);
    if (++terminal_column == VGA_WIDTH) {
        terminal_column = 0;
        if (++terminal_row == VGA_HEIGHT)
            terminal_row = 0;
    }
}
 
void terminal_write(const char* data, size_t size) 
{
    for (size_t i = 0; i < size; i++)
        terminal_putchar(data[i]);
}
 
void terminal_writestring(const char* data) 
{
    terminal_write(data, strlen(data));
}
 
void kernel_main(void) 
{
    /* Initialize terminal interface */
    terminal_initialize();
 
    /* Newline support is left as an exercise. */
    terminal_writestring("Hello, kernel World!\n");
}

Answer 1

static inline uint8_t vga_entry_color(enum vga_color fg, enum vga_color bg) 
{
    return fg | bg << 4;
}

这需要一个 4 位前景颜色 ffff 和一个 4 位背景颜色 bbbb 和 returns 它作为一个 8 位数字 bbbbffff,位挤在一起。

static inline uint16_t vga_entry(unsigned char uc, uint8_t color) 
{
    return (uint16_t) uc | (uint16_t) color << 8;
}

这需要一个 8 位字符 cccccccc (uc) 和一个 8 位颜色 CCCCCCCC 和 returns 它作为一个 16 位数字 CCCCCCCCcccccccc，位挤在一起。因此，由于颜色编号 CCCCCCCC 来自 vga_entry_color，您最终会得到 bbbbffffcccccccc，@DevSolar 的评论解释了 VGA 文本模式所期望的方式。

这都是类似的方式，在十进制中，如果我让你把数字3和4放在一起组成一个新数字，你可以做10 × 3 + 4 = 34，如果我让你把数字 12 和 34 拼在一起形成一个新数字，你可以做 100 × 12 + 34 = 1234.

在二进制中，左移一位相当于乘以 2。这相当于在十进制中，乘以 10 相当于在右边添加一个 0 并移动所有内容左边一个数字：5 × 10 = 50。所以在二进制中，左移N位相当于乘以2^N，很多时候右移N位相当于除以2^N.

（出于这个原因，有些人会告诉您，如果您要乘以或除以 2 的幂，则应该改用位移位，以使您的代码“更高效”。这可能仍然是正确的在某些情况下，但这通常是误导性的建议。现代处理器速度如此之快，以至于简单的乘法和除法可能不会比简单的位移慢多少。如果位移更快，你的编译器可能足够聪明，可以自己进行替换。最后，如果您使用的是负数，位移位会产生略微不同的结果。）

为什么他们使用位移运算符？操作系统开发

Why they use bit shift operator? OSdev

c

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