深入理解计算机系统(第二版) 家庭作业 第三章

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3.54

int decode2(int x, int y, int z)
{
    int ret;
    z -= y; //line 2
    ret = z; //line 3
    ret <<= 15;//line 4
    ret >>= 15;//line 5
    return ret*(z^x);
}

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3.55

大概算法如下：

x的高32位为xh，低32位为xl。

y的符号位扩展成32位之后为ys（ys为0或者-1）。

dest_h = (xl*ys)_l + (xh*y)_l + (xl*y)_h

dest_l = (xl*y)_l

注意，所有的乘法都是unsigned*unsigned。

也就是说对于 1*(-1)，如果存入两个寄存器中，那么高32位是0，低32位是-1。 

相当于 1*(UNSIGNED_MAX)。

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3.56

注意n在这里是一个很小的数，用8位就能表示，也可以用n=n%256表示。

寄存器 变量

esi    x

ebx    n

edi    result

edx    mask

int loop(int x, int n)
{
    int result = 1431655765;
    int mask;
    for(mask = 1<<31; mask != 0; mask = ((unsigned)mask)>>n){
        result ^= (mask & x);
    }
    return result;
}

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3.57

xp?*xp:0这个语句是不能被编译成条件传送语句的。因为如果是条件传送语句，那么不论xp为什么，*xp都会被计算。

我们要写一个和该功能完全一样的能编译成条件传送语句的函数。

于是，我们要想办法不使用*xp，而使用一个替代的指向0的非空指针。

int cread_alt(int *xp)
{
    int t = 0;
    int *p = xp?xp:&t;
    return *p;
}

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3.58

MODE_A: result = *p1; *p1 = *p2; break;
MODE_B: result = *p1 + *p2; *p2 = result; break;
MODE_C: result = *p1; *p2 = 15; break;
MODE_D: *p2 = *p1;
MODE_E: result = 17; break;
default: result = -1; break;

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3.59

int switch_prob(int x, int n)
{
    int result = x;
    switch(n)
    {
        case 0x28:
        case 0x2a:
            result <<= 3; break;
        case 0x2b:
            result >>= 3; break;
        case 0x2c:
            result <<= 3; 
            result -= x;
        case 0x2d:
            result *= result;
        case 0x29: //也可以不要
        default:
            result += 0x11;
            
    }
    return result;
}

中间有一句话没明白，汇编第12行 lea 0x0(%esi), %esi

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3.60

对于A[R][S][T]，A[i][j][k] 的位置是 A(,i*S*T+j*T+k,4)。

由汇编代码可知：

S*T = 63;

T = 9;

R*S*T = 2772/4;

所以得 R=11, S=7, T=9。

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3.61

感觉可以用--j，而不是比较j和n。

int var_prod_ele(int n, int A[n][n], int B[n][n], int i, int k)
{
    int j = n-1;
    int result = 0;
    for(; j!=-1; --j)
        result += A[i][j] * B[j][k];
    return result;
}

但是这样得到的结果仍然会使用到存储器。

按下面的代码，循环里面貌似就没有用到存储器。

但是用到了一个常量4，就是增加a的时候，会add 4。

只需要result，a，e，b，4n这五个变量。

int var_prod_ele(int n, int A[n][n], int B[n][n], int i, int k)
{
    int result = 0;
    int *a = &A[i][0];
    int *b = &B[0][k];
    int *e = &A[i][n];
    for(;a!=e;)
    {
        result += *a * *b;
        b+=n;
        a++;
    }
    return result;
}

下面是其汇编代码的循环部分：

edi是4*n，ebx和edx分别是b和a，esi是e，eax是result。

ecx是用于存储乘法的寄存器。

L4:

movl (%ebx), %ecx

imull (%edx), %ecx

addl %ecx, %eax

addl %edi, %ebx

addl $4, %edx

cmpl %edx, %esi

jneL4

我怎么感觉前面那个程序，编译器应该也会自动优化。。。

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3.62

M = 76/4 = 19;

i在edi中，j在ecx中;

int transpose(int M, int A[M][M])
{
    int i,j;   
    for(i=0; i     {
        int *a = &A[i][0];
        int *b = &A[0][i];
        for(j=0; j         {
            int t = *a;
            *a = *b;
            *b = t;
            ++a;
            b += M;
        }
    }
}

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3.63

E1(n)在esi中，esi = 3n。

E2(n)在ebx中，ebx = 4*E2(n) = 4*(2n-1)。

所以E2(n) = 2n-1。

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3.64

这道题比较考验对知识的拓展应用能力。

根据简单的推测，我们可以知道，imull的两个对象是 ebx和edx，最后edx移动到了(eax)中，所以ebx和edx一个是 *s1.p，一个是s1.v，并且word_sum的12行的eax是result的prod的地址，也就是result的地址。而eax只在第5行赋值，所以result的地址是在8(%ebp)中的。也就是说，结构体返回值实际上是利用类似参数的变量进行传入（在8(%ebp)），而传入的是返回结构体变量的地址。

所以：

A. 

8(%ebp)为result的地址。

12(%ebp)为s1.p。

16(%ebp)为s1.v。

B.栈中的内容如下表，分配的20个字节用黄底展示（每一行为4个字节）

y

x

返回地址

保存的ebp（也是当前ebp的指向）

s2.sum

s2.prod

s1.v

s1.p

&s2 （word_sum的返回值地址）

在汇编中，没懂word_sum 15: ret $4

以及diff 12: subl $4, %esp的意义何在。

可能是为了清除那个result的返回地址。

C.

传递结构体参数就像正常的传值。结构体的每一个变量可以看做是单独的参数进行传入。

D.

返回结构体的通用策略：将返回变量的地址看做第一个参数传入函数。而不是在函数中分配栈空间给一个临时变量，因为eax确实存不下一个结构体，eax充当返回变量的指针的角色。

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3.65

B取四的倍数的上整数 = 8。

8+4+ (B*2)取四的倍数的上整数 = 28。

所以B的可选值为8和7。

2*A*B取四的上整数为44，所以A*B的可选值为21和22。

所以 A=3, B=7。

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3.66

我们用结构体A表示a_struct。

首先，根据第11和12行，可以得到 CNT*size(A) = 196。

根据13行，知道 ecx + 4*edx + 8为 ap->x[ap->idx]的地址。

ecx存储的是bp（地址）。

ap的地址是 bp + 4 + i*size(A)

我们知道，ap->x[0] 的地址是 bp + 4 + i*size(A) + pos(x)，pos(x)为结构体A中x的偏移。

那么ap->x[ap->idx] 的地址是 bp + 4 + i*size(A) + pos(x) + 4*(ap->idx)。

所以 4*edx + 8 = 4 + i*size(A) + pos(x) + 4*(ap->idx)。

所以，不难猜测，pos(x)=4，也就是说，在A中，首先是idx，再是x数组。

那么，我们看ap->idx在哪里计算过。

到第10行，edx的结果是 7i + bp[4 + 28*i]，

bp[4 + 28*i]是什么呢？它很可能是bp中的a[i]的首地址。

我们先这样猜测，于是size(A) = 28，并且bp[4+28*i]的值为ap->idx。

另一方面：4*edx = 28*i + 4*bp[4+28*i] = i*size(A) + 4*(ap->idx)。

所以，我们的猜想是正确的。

因此，size(A) = 28，里面包含了一个int idx和一个数组int x[6]。

总共有多少个A呢？CNT = 196/size(A) = 7。

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3.67

A. 

e1.p: 0

e1.x: 4

e2.y: 0

e2.next: 4

B.

总共需要8个字节。

C.

不难知道，赋值前后都应该是整数。

edx就是参数up（一个指针）。

最后结果是用eax - (edx)得到的，说明(edx)是整数，即up->___ 为整数，肯定是表示的e2.y。

再看看之前的eax，eax是由(eax)所得，说明到第3行后，eax是个指针。

它是由(ecx)得到的，说明ecx在第二行也是个指针。

而ecx是通过*(up+4)得到的，所以ecx是一个union指针next，即up->e2.next;

到第三行，eax为*(ecx)，且是一个指针，所以eax在第三行为int* p，即up->e2.next->e1.p。

所以，赋值符号后面的表达式就为  *(up->e2.next->e1.p) - up->e2.y

再看看前面。

最终赋值的地址是 ecx+4，而ecx那时候是一个next指针，而(next+4)必须是一个int，也不难推测它是e1.x。因此前面就为 up->e2.next->e1.x。

结果如下：

void proc(union ele *up)
{
    up->e2.next->e1.x = *(up->e2.next->e1.p) - up->e2.y;
}

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3.68

版本一：使用getchar

void good_echo()
{
    char c;
    int x = 0;
    while( x=getchar(), x!='\n' && x!=EOF)
    {
        putchar(x);
    }
}

版本二：使用fgets

void good_echo()
{
    const int BufferSize = 10;
    char s[BufferSize];
    int i;
    while(fgets(s, BufferSize, stdin)!=NULL)
    {
        for(i=0;s[i];++i)
           putchar(s[i]);
        if(i1) break;
    }

    return;
}

两种方法对于EOF好像没效果，就是输入一定字符后不按回车直接按EOF，没能正确输出。

网上查到的资料说，getchar在输入字符后，如果直接按EOF，并不能退出，只能导致新一轮的输入。

需要在最开始输入的时候按，即按了回车之后按。

而fgets就不知道了，不按回车，就不添加0。

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3.69

long trace(tree_ptr tp)
{
    long ret = 0;
    while(tp != NULL)
    {
        ret = tp->val;
        tp = tp->left;
    }
    return ret;
}

作用是从根一直遍历左子树，找到第一个没有左子树的节点的值。

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3.70

long traverse(tree_ptr tp)
{
    long v = MAX_LONG;
    if(tp != NULL)
    {
        v = min(traverse(tp->left), traverse(tp->right)); 

            //Line16 cmovle: if(r12

        v = min(v, tp->v); //Line20 cmovle: if(rax>rbx) rax=rbx;
    }
    return v;
}

当然，如果要用三目条件表达式的话：

long traverse(tree_ptr tp)
{
    long v = MAX_LONG, rv, lv;
    if(tp != NULL)
    {
        lv = traverse(tp->left);
        rv = traverse(tp->right);
        v = lv < rv ? lv : rv ; //Line16 cmovle: if(r12
        v = v > tp->v ? tp->v : v ; //Line20 cmovle: if(rax>rbx) rax=rbx;
    }
    return v;
}

函数的目的是找到树的所有节点的值中最小的一个。

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