如何從主裝置號和次裝置號組合出一個原始裝置號？

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在識別和互動硬體裝置時，裝置號在低階系統程式設計領域起著重要作用。連線到計算機系統的每個裝置或外設都分配了一個唯一的數字對，稱為主裝置號和次裝置號。您需要了解如何從這些元件組合出一個原始裝置號，這在與裝置驅動程式互動或在低階處理裝置時至關重要。在本文中，我們將開始探索在 Python 中組合原始裝置號的過程。我們將深入探討主裝置號和次裝置號的複雜性，並掌握利用其功能的知識。因此，讓我們開始並揭開組合原始裝置號的細節。

理解主裝置號和次裝置號

在我們開始組合原始裝置號之前，讓我們嘗試理解並遵循主裝置號和次裝置號的概念。在 Linux 核心和類 Unix 生態系統中，主裝置號指向並指示與裝置關聯的裝置型別或驅動程式，而次裝置號則指該裝置型別的特定例項或單元。

組合原始裝置號

要從主裝置號和次裝置號組合或設計出一個原始裝置號，我們可以在 Python 中使用按位運算。讓我們從定義主裝置號和次裝置號開始。

示例

在下面給出的程式碼片段中，major_number 和 minor_number 分別表示主裝置號和次裝置號。左移運算子 '<<' 對主裝置號執行左移 8 位的操作，有效地將其乘以 256。然後，| 運算子在移位後的主裝置號和次裝置號之間執行按位或運算，從而產生組合的原始裝置號。

major_number = 8
minor_number = 3

接下來，我們可以使用以下公式設計原始裝置號

raw_device_number = (major_number << 8) | minor_number

提取主裝置號和次裝置號

相反，如果我們有一個原始裝置號並希望提取主裝置號和次裝置號，我們可以使用以下公式來做到這一點

示例

在此程式碼中，假設我們在 raw_device_number 變數中儲存了一個原始裝置號。右移運算子 '>>' 對原始裝置號執行右移 8 位的操作，有效地將其除以 256 並生成主裝置號。& 運算子在原始裝置號和位掩碼 0xFF（在二進位制中為 11111111）之間執行按位與運算，生成次裝置號。

raw_device_number = 2055  # Example raw device number
major_number = raw_device_number << 8
minor_number = raw_device_number & 0xFF

理解原始裝置號

原始裝置號通常在低階系統程式設計和裝置驅動程式開發領域中被發現和使用。這些數字為裝置提供了一個唯一的識別符號，並用於執行諸如裝置檔案建立、裝置節點管理和裝置 I/O 等操作。

錯誤處理和驗證

在使用主裝置號和次裝置號時，必須確保正確處理錯誤情況。例如，驗證主裝置號和次裝置號是否在允許的範圍內至關重要。此外，應進行錯誤處理以解決組合的原始裝置號超過允許的最大值的情況。

示例

這裡，定義了一個函式 compose_raw_device_number()，它以主裝置號和次裝置號作為輸入。在函式內部，我們對主裝置號執行左移 12 位的操作，這相當於將其乘以 4096。然後，將次裝置號新增到移位後的主裝置號以獲取組合的原始裝置號。最後，我們使用示例值呼叫該函式並列印結果。

def compose_raw_device_number(major_number, minor_number):
   raw_device_number = (major_number << 12) + minor_number
   return raw_device_number

major_number = 10
minor_number = 7

result = compose_raw_device_number(major_number, minor_number)
print(f"Composed Raw Device Number: {result}")

輸出

Composed Raw Device Number: 40967

使用 Struct 模組

示例

在此示例中，我們呼叫並使用 Python 中的 struct 模組將主裝置號和次裝置號打包成二進位制表示形式，然後在稍後階段將其解包為無符號整數。在 compose_raw_device_number() 函式內部，我們使用 struct.pack() 函式將主裝置號和次裝置號分別打包為無符號位元組和短整型，併為對齊提供一個虛擬值 0。然後，我們使用格式 'I'（表示無符號整數）的 struct.unpack() 函式來獲取組合的原始裝置號。最後，使用示例值呼叫該函式並列印結果。

import struct

def compose_raw_device_number(major_number, minor_number):
   raw_device_number = struct.unpack('I', struct.pack('BBH', 0, major_number, 
minor_number))[0]
   return raw_device_number

major_number = 5
minor_number = 2


result = compose_raw_device_number(major_number, minor_number)
print(f"Composed Raw Device Number: {result}")

輸出

Composed Raw Device Number: 132352

示例

在此程式碼示例中，我們利用字串格式化的功能來組合原始裝置號。在 compose_raw_device_number() 函式內部，我們使用字串插值來格式化主裝置號和次裝置號，並在前面新增前導零，並將它們連線成單個字串。然後，使用 int() 函式將字串轉換為整數，從而產生新組合的原始裝置號。最後，使用示例值呼叫該函式並列印結果。

def compose_raw_device_number(major_number, minor_number):
   raw_device_number = int(f"{major_number:02d}{minor_number:02d}")
   return raw_device_number
major_number = 9
minor_number = 6

result = compose_raw_device_number(major_number, minor_number)
print(f"Composed Raw Device Number: {result}")

輸出

Composed Raw Device Number: 906

在這項有趣且引人入勝的探索中，我們已經揭開了在 Python 中組合原始裝置號的過程的神秘面紗。透過理解主裝置號和次裝置號的實用性和意義，我們學習瞭如何使用按位運算將它們組合以構成原始裝置號。我們還發現瞭如何從給定的原始裝置號生成主裝置號和次裝置號元件。

透過探索上面討論的各種程式碼示例和解釋，我們可以自信地在 Python 中建立原始裝置號並瀏覽低階系統程式設計的複雜世界。