lib/bitmap.c: correct a code style and do some, optimization
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / lib / bitmap.c
1 /*
2  * lib/bitmap.c
3  * Helper functions for bitmap.h.
4  *
5  * This source code is licensed under the GNU General Public License,
6  * Version 2.  See the file COPYING for more details.
7  */
8 #include <linux/export.h>
9 #include <linux/thread_info.h>
10 #include <linux/ctype.h>
11 #include <linux/errno.h>
12 #include <linux/bitmap.h>
13 #include <linux/bitops.h>
14 #include <linux/bug.h>
15
16 #include <asm/page.h>
17 #include <asm/uaccess.h>
18
19 /*
20  * bitmaps provide an array of bits, implemented using an an
21  * array of unsigned longs.  The number of valid bits in a
22  * given bitmap does _not_ need to be an exact multiple of
23  * BITS_PER_LONG.
24  *
25  * The possible unused bits in the last, partially used word
26  * of a bitmap are 'don't care'.  The implementation makes
27  * no particular effort to keep them zero.  It ensures that
28  * their value will not affect the results of any operation.
29  * The bitmap operations that return Boolean (bitmap_empty,
30  * for example) or scalar (bitmap_weight, for example) results
31  * carefully filter out these unused bits from impacting their
32  * results.
33  *
34  * These operations actually hold to a slightly stronger rule:
35  * if you don't input any bitmaps to these ops that have some
36  * unused bits set, then they won't output any set unused bits
37  * in output bitmaps.
38  *
39  * The byte ordering of bitmaps is more natural on little
40  * endian architectures.  See the big-endian headers
41  * include/asm-ppc64/bitops.h and include/asm-s390/bitops.h
42  * for the best explanations of this ordering.
43  */
44
45 int __bitmap_equal(const unsigned long *bitmap1,
46                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
47 {
48         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
49         for (k = 0; k < lim; ++k)
50                 if (bitmap1[k] != bitmap2[k])
51                         return 0;
52
53         if (bits % BITS_PER_LONG)
54                 if ((bitmap1[k] ^ bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
55                         return 0;
56
57         return 1;
58 }
59 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_equal);
60
61 void __bitmap_complement(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int bits)
62 {
63         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
64         for (k = 0; k < lim; ++k)
65                 dst[k] = ~src[k];
66
67         if (bits % BITS_PER_LONG)
68                 dst[k] = ~src[k];
69 }
70 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_complement);
71
72 /**
73  * __bitmap_shift_right - logical right shift of the bits in a bitmap
74  *   @dst : destination bitmap
75  *   @src : source bitmap
76  *   @shift : shift by this many bits
77  *   @nbits : bitmap size, in bits
78  *
79  * Shifting right (dividing) means moving bits in the MS -> LS bit
80  * direction.  Zeros are fed into the vacated MS positions and the
81  * LS bits shifted off the bottom are lost.
82  */
83 void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
84                         unsigned shift, unsigned nbits)
85 {
86         unsigned k, lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
87         unsigned off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
88         unsigned long mask = BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
89         for (k = 0; off + k < lim; ++k) {
90                 unsigned long upper, lower;
91
92                 /*
93                  * If shift is not word aligned, take lower rem bits of
94                  * word above and make them the top rem bits of result.
95                  */
96                 if (!rem || off + k + 1 >= lim)
97                         upper = 0;
98                 else {
99                         upper = src[off + k + 1];
100                         if (off + k + 1 == lim - 1)
101                                 upper &= mask;
102                         upper <<= (BITS_PER_LONG - rem);
103                 }
104                 lower = src[off + k];
105                 if (off + k == lim - 1)
106                         lower &= mask;
107                 lower >>= rem;
108                 dst[k] = lower | upper;
109         }
110         if (off)
111                 memset(&dst[lim - off], 0, off*sizeof(unsigned long));
112 }
113 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_right);
114
115
116 /**
117  * __bitmap_shift_left - logical left shift of the bits in a bitmap
118  *   @dst : destination bitmap
119  *   @src : source bitmap
120  *   @shift : shift by this many bits
121  *   @nbits : bitmap size, in bits
122  *
123  * Shifting left (multiplying) means moving bits in the LS -> MS
124  * direction.  Zeros are fed into the vacated LS bit positions
125  * and those MS bits shifted off the top are lost.
126  */
127
128 void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
129                         unsigned int shift, unsigned int nbits)
130 {
131         int k;
132         unsigned int lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
133         unsigned int off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
134         for (k = lim - off - 1; k >= 0; --k) {
135                 unsigned long upper, lower;
136
137                 /*
138                  * If shift is not word aligned, take upper rem bits of
139                  * word below and make them the bottom rem bits of result.
140                  */
141                 if (rem && k > 0)
142                         lower = src[k - 1] >> (BITS_PER_LONG - rem);
143                 else
144                         lower = 0;
145                 upper = src[k] << rem;
146                 dst[k + off] = lower | upper;
147         }
148         if (off)
149                 memset(dst, 0, off*sizeof(unsigned long));
150 }
151 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_left);
152
153 int __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
154                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
155 {
156         unsigned int k;
157         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
158         unsigned long result = 0;
159
160         for (k = 0; k < lim; k++)
161                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k]);
162         if (bits % BITS_PER_LONG)
163                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k] &
164                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
165         return result != 0;
166 }
167 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_and);
168
169 void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
170                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
171 {
172         unsigned int k;
173         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
174
175         for (k = 0; k < nr; k++)
176                 dst[k] = bitmap1[k] | bitmap2[k];
177 }
178 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_or);
179
180 void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
181                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
182 {
183         unsigned int k;
184         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
185
186         for (k = 0; k < nr; k++)
187                 dst[k] = bitmap1[k] ^ bitmap2[k];
188 }
189 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_xor);
190
191 int __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
192                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
193 {
194         unsigned int k;
195         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
196         unsigned long result = 0;
197
198         for (k = 0; k < lim; k++)
199                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k]);
200         if (bits % BITS_PER_LONG)
201                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k] &
202                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
203         return result != 0;
204 }
205 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_andnot);
206
207 int __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
208                         const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
209 {
210         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
211         for (k = 0; k < lim; ++k)
212                 if (bitmap1[k] & bitmap2[k])
213                         return 1;
214
215         if (bits % BITS_PER_LONG)
216                 if ((bitmap1[k] & bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
217                         return 1;
218         return 0;
219 }
220 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_intersects);
221
222 int __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
223                     const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
224 {
225         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
226         for (k = 0; k < lim; ++k)
227                 if (bitmap1[k] & ~bitmap2[k])
228                         return 0;
229
230         if (bits % BITS_PER_LONG)
231                 if ((bitmap1[k] & ~bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
232                         return 0;
233         return 1;
234 }
235 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_subset);
236
237 int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
238 {
239         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
240         int w = 0;
241
242         for (k = 0; k < lim; k++)
243                 w += hweight_long(bitmap[k]);
244
245         if (bits % BITS_PER_LONG)
246                 w += hweight_long(bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
247
248         return w;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_weight);
251
252 void bitmap_set(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
253 {
254         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
255         const unsigned int size = start + len;
256         int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
257         unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
258
259         while (len - bits_to_set >= 0) {
260                 *p |= mask_to_set;
261                 len -= bits_to_set;
262                 bits_to_set = BITS_PER_LONG;
263                 mask_to_set = ~0UL;
264                 p++;
265         }
266         if (len) {
267                 mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
268                 *p |= mask_to_set;
269         }
270 }
271 EXPORT_SYMBOL(bitmap_set);
272
273 void bitmap_clear(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
274 {
275         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
276         const unsigned int size = start + len;
277         int bits_to_clear = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
278         unsigned long mask_to_clear = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
279
280         while (len - bits_to_clear >= 0) {
281                 *p &= ~mask_to_clear;
282                 len -= bits_to_clear;
283                 bits_to_clear = BITS_PER_LONG;
284                 mask_to_clear = ~0UL;
285                 p++;
286         }
287         if (len) {
288                 mask_to_clear &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
289                 *p &= ~mask_to_clear;
290         }
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(bitmap_clear);
293
294 /**
295  * bitmap_find_next_zero_area_off - find a contiguous aligned zero area
296  * @map: The address to base the search on
297  * @size: The bitmap size in bits
298  * @start: The bitnumber to start searching at
299  * @nr: The number of zeroed bits we're looking for
300  * @align_mask: Alignment mask for zero area
301  * @align_offset: Alignment offset for zero area.
302  *
303  * The @align_mask should be one less than a power of 2; the effect is that
304  * the bit offset of all zero areas this function finds plus @align_offset
305  * is multiple of that power of 2.
306  */
307 unsigned long bitmap_find_next_zero_area_off(unsigned long *map,
308                                              unsigned long size,
309                                              unsigned long start,
310                                              unsigned int nr,
311                                              unsigned long align_mask,
312                                              unsigned long align_offset)
313 {
314         unsigned long index, end, i;
315 again:
316         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
317
318         /* Align allocation */
319         index = __ALIGN_MASK(index + align_offset, align_mask) - align_offset;
320
321         end = index + nr;
322         if (end > size)
323                 return end;
324         i = find_next_bit(map, end, index);
325         if (i < end) {
326                 start = i + 1;
327                 goto again;
328         }
329         return index;
330 }
331 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_next_zero_area_off);
332
333 /*
334  * Bitmap printing & parsing functions: first version by Nadia Yvette Chambers,
335  * second version by Paul Jackson, third by Joe Korty.
336  */
337
338 #define CHUNKSZ                         32
339 #define nbits_to_hold_value(val)        fls(val)
340 #define BASEDEC 10              /* fancier cpuset lists input in decimal */
341
342 /**
343  * __bitmap_parse - convert an ASCII hex string into a bitmap.
344  * @buf: pointer to buffer containing string.
345  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
346  *    then it must be terminated with a \0.
347  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
348  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
349  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
350  *
351  * Commas group hex digits into chunks.  Each chunk defines exactly 32
352  * bits of the resultant bitmask.  No chunk may specify a value larger
353  * than 32 bits (%-EOVERFLOW), and if a chunk specifies a smaller value
354  * then leading 0-bits are prepended.  %-EINVAL is returned for illegal
355  * characters and for grouping errors such as "1,,5", ",44", "," and "".
356  * Leading and trailing whitespace accepted, but not embedded whitespace.
357  */
358 int __bitmap_parse(const char *buf, unsigned int buflen,
359                 int is_user, unsigned long *maskp,
360                 int nmaskbits)
361 {
362         int c, old_c, totaldigits, ndigits, nchunks, nbits;
363         u32 chunk;
364         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
365
366         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
367
368         nchunks = nbits = totaldigits = c = 0;
369         do {
370                 chunk = 0;
371                 ndigits = totaldigits;
372
373                 /* Get the next chunk of the bitmap */
374                 while (buflen) {
375                         old_c = c;
376                         if (is_user) {
377                                 if (__get_user(c, ubuf++))
378                                         return -EFAULT;
379                         }
380                         else
381                                 c = *buf++;
382                         buflen--;
383                         if (isspace(c))
384                                 continue;
385
386                         /*
387                          * If the last character was a space and the current
388                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
389                          * This is a no-no, so throw an error.
390                          */
391                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
392                                 return -EINVAL;
393
394                         /* A '\0' or a ',' signal the end of the chunk */
395                         if (c == '\0' || c == ',')
396                                 break;
397
398                         if (!isxdigit(c))
399                                 return -EINVAL;
400
401                         /*
402                          * Make sure there are at least 4 free bits in 'chunk'.
403                          * If not, this hexdigit will overflow 'chunk', so
404                          * throw an error.
405                          */
406                         if (chunk & ~((1UL << (CHUNKSZ - 4)) - 1))
407                                 return -EOVERFLOW;
408
409                         chunk = (chunk << 4) | hex_to_bin(c);
410                         totaldigits++;
411                 }
412                 if (ndigits == totaldigits)
413                         return -EINVAL;
414                 if (nchunks == 0 && chunk == 0)
415                         continue;
416
417                 __bitmap_shift_left(maskp, maskp, CHUNKSZ, nmaskbits);
418                 *maskp |= chunk;
419                 nchunks++;
420                 nbits += (nchunks == 1) ? nbits_to_hold_value(chunk) : CHUNKSZ;
421                 if (nbits > nmaskbits)
422                         return -EOVERFLOW;
423         } while (buflen && c == ',');
424
425         return 0;
426 }
427 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_parse);
428
429 /**
430  * bitmap_parse_user - convert an ASCII hex string in a user buffer into a bitmap
431  *
432  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
433  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
434  *    then it must be terminated with a \0.
435  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
436  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
437  *
438  * Wrapper for __bitmap_parse(), providing it with user buffer.
439  *
440  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
441  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
442  * cyclic dependencies.
443  */
444 int bitmap_parse_user(const char __user *ubuf,
445                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
446                         int nmaskbits)
447 {
448         if (!access_ok(VERIFY_READ, ubuf, ulen))
449                 return -EFAULT;
450         return __bitmap_parse((const char __force *)ubuf,
451                                 ulen, 1, maskp, nmaskbits);
452
453 }
454 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse_user);
455
456 /**
457  * bitmap_print_to_pagebuf - convert bitmap to list or hex format ASCII string
458  * @list: indicates whether the bitmap must be list
459  * @buf: page aligned buffer into which string is placed
460  * @maskp: pointer to bitmap to convert
461  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
462  *
463  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
464  * ranges if list is specified or hex digits grouped into comma-separated
465  * sets of 8 digits/set. Returns the number of characters written to buf.
466  *
467  * It is assumed that @buf is a pointer into a PAGE_SIZE area and that
468  * sufficient storage remains at @buf to accommodate the
469  * bitmap_print_to_pagebuf() output.
470  */
471 int bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
472                             int nmaskbits)
473 {
474         ptrdiff_t len = PTR_ALIGN(buf + PAGE_SIZE - 1, PAGE_SIZE) - buf;
475         int n = 0;
476
477         if (len > 1)
478                 n = list ? scnprintf(buf, len, "%*pbl\n", nmaskbits, maskp) :
479                            scnprintf(buf, len, "%*pb\n", nmaskbits, maskp);
480         return n;
481 }
482 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_to_pagebuf);
483
484 /**
485  * __bitmap_parselist - convert list format ASCII string to bitmap
486  * @buf: read nul-terminated user string from this buffer
487  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
488  *    then it must be terminated with a \0.
489  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
490  * @maskp: write resulting mask here
491  * @nmaskbits: number of bits in mask to be written
492  *
493  * Input format is a comma-separated list of decimal numbers and
494  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
495  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
496  * the range.
497  *
498  * Returns 0 on success, -errno on invalid input strings.
499  * Error values:
500  *    %-EINVAL: second number in range smaller than first
501  *    %-EINVAL: invalid character in string
502  *    %-ERANGE: bit number specified too large for mask
503  */
504 static int __bitmap_parselist(const char *buf, unsigned int buflen,
505                 int is_user, unsigned long *maskp,
506                 int nmaskbits)
507 {
508         unsigned a, b;
509         int c, old_c, totaldigits;
510         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
511         int at_start, in_range;
512
513         totaldigits = c = 0;
514         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
515         do {
516                 at_start = 1;
517                 in_range = 0;
518                 a = b = 0;
519
520                 /* Get the next cpu# or a range of cpu#'s */
521                 while (buflen) {
522                         old_c = c;
523                         if (is_user) {
524                                 if (__get_user(c, ubuf++))
525                                         return -EFAULT;
526                         } else
527                                 c = *buf++;
528                         buflen--;
529                         if (isspace(c))
530                                 continue;
531
532                         /*
533                          * If the last character was a space and the current
534                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
535                          * This is a no-no, so throw an error.
536                          */
537                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
538                                 return -EINVAL;
539
540                         /* A '\0' or a ',' signal the end of a cpu# or range */
541                         if (c == '\0' || c == ',')
542                                 break;
543
544                         if (c == '-') {
545                                 if (at_start || in_range)
546                                         return -EINVAL;
547                                 b = 0;
548                                 in_range = 1;
549                                 continue;
550                         }
551
552                         if (!isdigit(c))
553                                 return -EINVAL;
554
555                         b = b * 10 + (c - '0');
556                         if (!in_range)
557                                 a = b;
558                         at_start = 0;
559                         totaldigits++;
560                 }
561                 if (!(a <= b))
562                         return -EINVAL;
563                 if (b >= nmaskbits)
564                         return -ERANGE;
565                 if (!at_start) {
566                         while (a <= b) {
567                                 set_bit(a, maskp);
568                                 a++;
569                         }
570                 }
571         } while (buflen && c == ',');
572         return 0;
573 }
574
575 int bitmap_parselist(const char *bp, unsigned long *maskp, int nmaskbits)
576 {
577         char *nl  = strchrnul(bp, '\n');
578         int len = nl - bp;
579
580         return __bitmap_parselist(bp, len, 0, maskp, nmaskbits);
581 }
582 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist);
583
584
585 /**
586  * bitmap_parselist_user()
587  *
588  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
589  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
590  *    then it must be terminated with a \0.
591  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
592  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
593  *
594  * Wrapper for bitmap_parselist(), providing it with user buffer.
595  *
596  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
597  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
598  * cyclic dependencies.
599  */
600 int bitmap_parselist_user(const char __user *ubuf,
601                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
602                         int nmaskbits)
603 {
604         if (!access_ok(VERIFY_READ, ubuf, ulen))
605                 return -EFAULT;
606         return __bitmap_parselist((const char __force *)ubuf,
607                                         ulen, 1, maskp, nmaskbits);
608 }
609 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist_user);
610
611
612 /**
613  * bitmap_pos_to_ord - find ordinal of set bit at given position in bitmap
614  *      @buf: pointer to a bitmap
615  *      @pos: a bit position in @buf (0 <= @pos < @nbits)
616  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
617  *
618  * Map the bit at position @pos in @buf (of length @nbits) to the
619  * ordinal of which set bit it is.  If it is not set or if @pos
620  * is not a valid bit position, map to -1.
621  *
622  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @pos
623  * values 4 through 7 will get mapped to 0 through 3, respectively,
624  * and other @pos values will get mapped to -1.  When @pos value 7
625  * gets mapped to (returns) @ord value 3 in this example, that means
626  * that bit 7 is the 3rd (starting with 0th) set bit in @buf.
627  *
628  * The bit positions 0 through @bits are valid positions in @buf.
629  */
630 static int bitmap_pos_to_ord(const unsigned long *buf, unsigned int pos, unsigned int nbits)
631 {
632         if (pos >= nbits || !test_bit(pos, buf))
633                 return -1;
634
635         return __bitmap_weight(buf, pos);
636 }
637
638 /**
639  * bitmap_ord_to_pos - find position of n-th set bit in bitmap
640  *      @buf: pointer to bitmap
641  *      @ord: ordinal bit position (n-th set bit, n >= 0)
642  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
643  *
644  * Map the ordinal offset of bit @ord in @buf to its position in @buf.
645  * Value of @ord should be in range 0 <= @ord < weight(buf). If @ord
646  * >= weight(buf), returns @nbits.
647  *
648  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @ord
649  * values 0 through 3 will get mapped to 4 through 7, respectively,
650  * and all other @ord values returns @nbits.  When @ord value 3
651  * gets mapped to (returns) @pos value 7 in this example, that means
652  * that the 3rd set bit (starting with 0th) is at position 7 in @buf.
653  *
654  * The bit positions 0 through @nbits-1 are valid positions in @buf.
655  */
656 unsigned int bitmap_ord_to_pos(const unsigned long *buf, unsigned int ord, unsigned int nbits)
657 {
658         unsigned int pos;
659
660         for (pos = find_first_bit(buf, nbits);
661              pos < nbits && ord;
662              pos = find_next_bit(buf, nbits, pos + 1))
663                 ord--;
664
665         return pos;
666 }
667
668 /**
669  * bitmap_remap - Apply map defined by a pair of bitmaps to another bitmap
670  *      @dst: remapped result
671  *      @src: subset to be remapped
672  *      @old: defines domain of map
673  *      @new: defines range of map
674  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
675  *
676  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
677  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
678  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
679  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
680  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
681  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
682  *
683  * If either of the @old and @new bitmaps are empty, or if @src and
684  * @dst point to the same location, then this routine copies @src
685  * to @dst.
686  *
687  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
688  * (the identify map).
689  *
690  * Apply the above specified mapping to @src, placing the result in
691  * @dst, clearing any bits previously set in @dst.
692  *
693  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
694  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
695  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
696  * bit positions unchanged.  So if say @src comes into this routine
697  * with bits 1, 5 and 7 set, then @dst should leave with bits 1,
698  * 13 and 15 set.
699  */
700 void bitmap_remap(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
701                 const unsigned long *old, const unsigned long *new,
702                 unsigned int nbits)
703 {
704         unsigned int oldbit, w;
705
706         if (dst == src)         /* following doesn't handle inplace remaps */
707                 return;
708         bitmap_zero(dst, nbits);
709
710         w = bitmap_weight(new, nbits);
711         for_each_set_bit(oldbit, src, nbits) {
712                 int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, nbits);
713
714                 if (n < 0 || w == 0)
715                         set_bit(oldbit, dst);   /* identity map */
716                 else
717                         set_bit(bitmap_ord_to_pos(new, n % w, nbits), dst);
718         }
719 }
720 EXPORT_SYMBOL(bitmap_remap);
721
722 /**
723  * bitmap_bitremap - Apply map defined by a pair of bitmaps to a single bit
724  *      @oldbit: bit position to be mapped
725  *      @old: defines domain of map
726  *      @new: defines range of map
727  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
728  *
729  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
730  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
731  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
732  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
733  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
734  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
735  *
736  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
737  * (the identify map).
738  *
739  * Apply the above specified mapping to bit position @oldbit, returning
740  * the new bit position.
741  *
742  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
743  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
744  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
745  * bit positions unchanged.  So if say @oldbit is 5, then this routine
746  * returns 13.
747  */
748 int bitmap_bitremap(int oldbit, const unsigned long *old,
749                                 const unsigned long *new, int bits)
750 {
751         int w = bitmap_weight(new, bits);
752         int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, bits);
753         if (n < 0 || w == 0)
754                 return oldbit;
755         else
756                 return bitmap_ord_to_pos(new, n % w, bits);
757 }
758 EXPORT_SYMBOL(bitmap_bitremap);
759
760 /**
761  * bitmap_onto - translate one bitmap relative to another
762  *      @dst: resulting translated bitmap
763  *      @orig: original untranslated bitmap
764  *      @relmap: bitmap relative to which translated
765  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
766  *
767  * Set the n-th bit of @dst iff there exists some m such that the
768  * n-th bit of @relmap is set, the m-th bit of @orig is set, and
769  * the n-th bit of @relmap is also the m-th _set_ bit of @relmap.
770  * (If you understood the previous sentence the first time your
771  * read it, you're overqualified for your current job.)
772  *
773  * In other words, @orig is mapped onto (surjectively) @dst,
774  * using the map { <n, m> | the n-th bit of @relmap is the
775  * m-th set bit of @relmap }.
776  *
777  * Any set bits in @orig above bit number W, where W is the
778  * weight of (number of set bits in) @relmap are mapped nowhere.
779  * In particular, if for all bits m set in @orig, m >= W, then
780  * @dst will end up empty.  In situations where the possibility
781  * of such an empty result is not desired, one way to avoid it is
782  * to use the bitmap_fold() operator, below, to first fold the
783  * @orig bitmap over itself so that all its set bits x are in the
784  * range 0 <= x < W.  The bitmap_fold() operator does this by
785  * setting the bit (m % W) in @dst, for each bit (m) set in @orig.
786  *
787  * Example [1] for bitmap_onto():
788  *  Let's say @relmap has bits 30-39 set, and @orig has bits
789  *  1, 3, 5, 7, 9 and 11 set.  Then on return from this routine,
790  *  @dst will have bits 31, 33, 35, 37 and 39 set.
791  *
792  *  When bit 0 is set in @orig, it means turn on the bit in
793  *  @dst corresponding to whatever is the first bit (if any)
794  *  that is turned on in @relmap.  Since bit 0 was off in the
795  *  above example, we leave off that bit (bit 30) in @dst.
796  *
797  *  When bit 1 is set in @orig (as in the above example), it
798  *  means turn on the bit in @dst corresponding to whatever
799  *  is the second bit that is turned on in @relmap.  The second
800  *  bit in @relmap that was turned on in the above example was
801  *  bit 31, so we turned on bit 31 in @dst.
802  *
803  *  Similarly, we turned on bits 33, 35, 37 and 39 in @dst,
804  *  because they were the 4th, 6th, 8th and 10th set bits
805  *  set in @relmap, and the 4th, 6th, 8th and 10th bits of
806  *  @orig (i.e. bits 3, 5, 7 and 9) were also set.
807  *
808  *  When bit 11 is set in @orig, it means turn on the bit in
809  *  @dst corresponding to whatever is the twelfth bit that is
810  *  turned on in @relmap.  In the above example, there were
811  *  only ten bits turned on in @relmap (30..39), so that bit
812  *  11 was set in @orig had no affect on @dst.
813  *
814  * Example [2] for bitmap_fold() + bitmap_onto():
815  *  Let's say @relmap has these ten bits set:
816  *              40 41 42 43 45 48 53 61 74 95
817  *  (for the curious, that's 40 plus the first ten terms of the
818  *  Fibonacci sequence.)
819  *
820  *  Further lets say we use the following code, invoking
821  *  bitmap_fold() then bitmap_onto, as suggested above to
822  *  avoid the possibility of an empty @dst result:
823  *
824  *      unsigned long *tmp;     // a temporary bitmap's bits
825  *
826  *      bitmap_fold(tmp, orig, bitmap_weight(relmap, bits), bits);
827  *      bitmap_onto(dst, tmp, relmap, bits);
828  *
829  *  Then this table shows what various values of @dst would be, for
830  *  various @orig's.  I list the zero-based positions of each set bit.
831  *  The tmp column shows the intermediate result, as computed by
832  *  using bitmap_fold() to fold the @orig bitmap modulo ten
833  *  (the weight of @relmap).
834  *
835  *      @orig           tmp            @dst
836  *      0                0             40
837  *      1                1             41
838  *      9                9             95
839  *      10               0             40 (*)
840  *      1 3 5 7          1 3 5 7       41 43 48 61
841  *      0 1 2 3 4        0 1 2 3 4     40 41 42 43 45
842  *      0 9 18 27        0 9 8 7       40 61 74 95
843  *      0 10 20 30       0             40
844  *      0 11 22 33       0 1 2 3       40 41 42 43
845  *      0 12 24 36       0 2 4 6       40 42 45 53
846  *      78 102 211       1 2 8         41 42 74 (*)
847  *
848  * (*) For these marked lines, if we hadn't first done bitmap_fold()
849  *     into tmp, then the @dst result would have been empty.
850  *
851  * If either of @orig or @relmap is empty (no set bits), then @dst
852  * will be returned empty.
853  *
854  * If (as explained above) the only set bits in @orig are in positions
855  * m where m >= W, (where W is the weight of @relmap) then @dst will
856  * once again be returned empty.
857  *
858  * All bits in @dst not set by the above rule are cleared.
859  */
860 void bitmap_onto(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
861                         const unsigned long *relmap, unsigned int bits)
862 {
863         unsigned int n, m;      /* same meaning as in above comment */
864
865         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
866                 return;
867         bitmap_zero(dst, bits);
868
869         /*
870          * The following code is a more efficient, but less
871          * obvious, equivalent to the loop:
872          *      for (m = 0; m < bitmap_weight(relmap, bits); m++) {
873          *              n = bitmap_ord_to_pos(orig, m, bits);
874          *              if (test_bit(m, orig))
875          *                      set_bit(n, dst);
876          *      }
877          */
878
879         m = 0;
880         for_each_set_bit(n, relmap, bits) {
881                 /* m == bitmap_pos_to_ord(relmap, n, bits) */
882                 if (test_bit(m, orig))
883                         set_bit(n, dst);
884                 m++;
885         }
886 }
887 EXPORT_SYMBOL(bitmap_onto);
888
889 /**
890  * bitmap_fold - fold larger bitmap into smaller, modulo specified size
891  *      @dst: resulting smaller bitmap
892  *      @orig: original larger bitmap
893  *      @sz: specified size
894  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
895  *
896  * For each bit oldbit in @orig, set bit oldbit mod @sz in @dst.
897  * Clear all other bits in @dst.  See further the comment and
898  * Example [2] for bitmap_onto() for why and how to use this.
899  */
900 void bitmap_fold(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
901                         unsigned int sz, unsigned int nbits)
902 {
903         unsigned int oldbit;
904
905         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
906                 return;
907         bitmap_zero(dst, nbits);
908
909         for_each_set_bit(oldbit, orig, nbits)
910                 set_bit(oldbit % sz, dst);
911 }
912 EXPORT_SYMBOL(bitmap_fold);
913
914 /*
915  * Common code for bitmap_*_region() routines.
916  *      bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
917  *      pos: the beginning of the region
918  *      order: region size (log base 2 of number of bits)
919  *      reg_op: operation(s) to perform on that region of bitmap
920  *
921  * Can set, verify and/or release a region of bits in a bitmap,
922  * depending on which combination of REG_OP_* flag bits is set.
923  *
924  * A region of a bitmap is a sequence of bits in the bitmap, of
925  * some size '1 << order' (a power of two), aligned to that same
926  * '1 << order' power of two.
927  *
928  * Returns 1 if REG_OP_ISFREE succeeds (region is all zero bits).
929  * Returns 0 in all other cases and reg_ops.
930  */
931
932 enum {
933         REG_OP_ISFREE,          /* true if region is all zero bits */
934         REG_OP_ALLOC,           /* set all bits in region */
935         REG_OP_RELEASE,         /* clear all bits in region */
936 };
937
938 static int __reg_op(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order, int reg_op)
939 {
940         int nbits_reg;          /* number of bits in region */
941         int index;              /* index first long of region in bitmap */
942         int offset;             /* bit offset region in bitmap[index] */
943         int nlongs_reg;         /* num longs spanned by region in bitmap */
944         int nbitsinlong;        /* num bits of region in each spanned long */
945         unsigned long mask;     /* bitmask for one long of region */
946         int i;                  /* scans bitmap by longs */
947         int ret = 0;            /* return value */
948
949         /*
950          * Either nlongs_reg == 1 (for small orders that fit in one long)
951          * or (offset == 0 && mask == ~0UL) (for larger multiword orders.)
952          */
953         nbits_reg = 1 << order;
954         index = pos / BITS_PER_LONG;
955         offset = pos - (index * BITS_PER_LONG);
956         nlongs_reg = BITS_TO_LONGS(nbits_reg);
957         nbitsinlong = min(nbits_reg,  BITS_PER_LONG);
958
959         /*
960          * Can't do "mask = (1UL << nbitsinlong) - 1", as that
961          * overflows if nbitsinlong == BITS_PER_LONG.
962          */
963         mask = (1UL << (nbitsinlong - 1));
964         mask += mask - 1;
965         mask <<= offset;
966
967         switch (reg_op) {
968         case REG_OP_ISFREE:
969                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++) {
970                         if (bitmap[index + i] & mask)
971                                 goto done;
972                 }
973                 ret = 1;        /* all bits in region free (zero) */
974                 break;
975
976         case REG_OP_ALLOC:
977                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
978                         bitmap[index + i] |= mask;
979                 break;
980
981         case REG_OP_RELEASE:
982                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
983                         bitmap[index + i] &= ~mask;
984                 break;
985         }
986 done:
987         return ret;
988 }
989
990 /**
991  * bitmap_find_free_region - find a contiguous aligned mem region
992  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
993  *      @bits: number of bits in the bitmap
994  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to find
995  *
996  * Find a region of free (zero) bits in a @bitmap of @bits bits and
997  * allocate them (set them to one).  Only consider regions of length
998  * a power (@order) of two, aligned to that power of two, which
999  * makes the search algorithm much faster.
1000  *
1001  * Return the bit offset in bitmap of the allocated region,
1002  * or -errno on failure.
1003  */
1004 int bitmap_find_free_region(unsigned long *bitmap, unsigned int bits, int order)
1005 {
1006         unsigned int pos, end;          /* scans bitmap by regions of size order */
1007
1008         for (pos = 0 ; (end = pos + (1U << order)) <= bits; pos = end) {
1009                 if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1010                         continue;
1011                 __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1012                 return pos;
1013         }
1014         return -ENOMEM;
1015 }
1016 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_free_region);
1017
1018 /**
1019  * bitmap_release_region - release allocated bitmap region
1020  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1021  *      @pos: beginning of bit region to release
1022  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to release
1023  *
1024  * This is the complement to __bitmap_find_free_region() and releases
1025  * the found region (by clearing it in the bitmap).
1026  *
1027  * No return value.
1028  */
1029 void bitmap_release_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1030 {
1031         __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_RELEASE);
1032 }
1033 EXPORT_SYMBOL(bitmap_release_region);
1034
1035 /**
1036  * bitmap_allocate_region - allocate bitmap region
1037  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1038  *      @pos: beginning of bit region to allocate
1039  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to allocate
1040  *
1041  * Allocate (set bits in) a specified region of a bitmap.
1042  *
1043  * Return 0 on success, or %-EBUSY if specified region wasn't
1044  * free (not all bits were zero).
1045  */
1046 int bitmap_allocate_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1047 {
1048         if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1049                 return -EBUSY;
1050         return __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1051 }
1052 EXPORT_SYMBOL(bitmap_allocate_region);
1053
1054 /**
1055  * bitmap_copy_le - copy a bitmap, putting the bits into little-endian order.
1056  * @dst:   destination buffer
1057  * @src:   bitmap to copy
1058  * @nbits: number of bits in the bitmap
1059  *
1060  * Require nbits % BITS_PER_LONG == 0.
1061  */
1062 #ifdef __BIG_ENDIAN
1063 void bitmap_copy_le(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int nbits)
1064 {
1065         unsigned int i;
1066
1067         for (i = 0; i < nbits/BITS_PER_LONG; i++) {
1068                 if (BITS_PER_LONG == 64)
1069                         dst[i] = cpu_to_le64(src[i]);
1070                 else
1071                         dst[i] = cpu_to_le32(src[i]);
1072         }
1073 }
1074 EXPORT_SYMBOL(bitmap_copy_le);
1075 #endif