《深入理解计算机系统》学习笔记（一）：信息的表示和处理

《CSAPP》是学习计算机不可多得的一本好书，对比一年前学的计算机组成原理，很多晦涩复杂的知识，现在终于有了些许理解，借博客记录以自用。

信息存储

• 十六进制表示法：hex，oct，dec，bin之间的转换是基本功，唯手熟尔，这里就不予赘述了。

• 字（word）：每台计算机都有一个字长，指明长整数和指针的大小，所以一台计算机的 word size = long / pointer size，例如32位机的char*大小为4字节，64位为8字节；32位机long int的大小和int一致，64位机long int大小为int 两倍（但是64位机long long int = long int）

• 寻址与字节顺序：大端法与小端法的区别（最高有效字节在最前面即低地址的为大端法，主要用于IBM与Sun机器；最低有效字节在最前面的为小端法，主要用于Intel及其兼容机），查看不同程序对象的字节表示可以使用如下代码：

#include
using namespace std;

typedef char *byte_pointer;

void show_bytes(byte_pointer start, int len) 
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
        printf(" %.2x", start[i]);
    printf("\n");
}
//利用强制类型转换
void show_int(int x)
{
    show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(int));
}
void show_float(float x)
{
    show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(float));
}
void show_pointer(void *x)
{
    show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(void *));
}
void show_unsigned(unsigned x)
{
    show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(unsigned));
}

...

*注意如下代码

const char *s = "abcdef";
show_bytes((byte_pointer) s, strlen(s));

打印结果为61 62 63 64 65 66

C语言中的位运算

• 位级运算（|、&、^、~）：基于长度为2的位向量上的布尔代数运算。

• 位级运算的经典应用：

  • 不使用中间变量而交换两个变量的值：

  void inplace(int *x, int *y)
  {
      *y = *x ^ *y;
      *x = *x ^ *y;
      *y = *x ^ *y;
  }

  • 掩码运算（见练习2.12, 2.13）

• 逻辑运算（||、&&、！）：所有非0参数均为True，反之则为False

• 逻辑运算的一些知识：

  • x == y 等价于 !(x ^ y)
  • 命题优先级问题：如果对第一个命题求值就能确定表达式结果，那么逻辑运算符就不会再对第二个命题求值（例如：a && 5/a 不会被零除， p && *p++也不会导致间接引用空指针）

• 移位运算（>>,<<）：从左至右，符合结合律

• 移位运算的几个要点：

  • 右移运算分为算术右移和逻辑右移，有符号数据使用算术右移，即往最左端填充操作数最高位（即符号位）；无符号数据使用逻辑，即填充0.
  • 若位移量超过数据长度（一般不允许），很多机器会将位移量模除数据长度.