計算機系統(tǒng)第三章答案

1、3 .參考答案:(1)后綴:w,源：基址+比例變址+偏移，目寄存器(2)后綴b,源：寄存器，目基址+偏移(3)后綴l,源：比例變址，目寄存器(4)后綴b,源：基址，目寄存器(5)后綴l,源：立即數(shù)，目棧(6)后綴l,源：立即數(shù)，目寄存器(7)后綴w,源：寄存器，目寄存器(8)后綴l,源：基址+變址+偏移，目寄存器4 .參考答案：(1)源操作數(shù)是立即數(shù)0xFF,需在前面加$'(2)源操作數(shù)是16位，而長度后綴是字節(jié)b',不一致(3)目的操作數(shù)不能是立即數(shù)尋址(4)操作數(shù)位數(shù)超過16位，而長度后綴為16位的w'(5)不能用8位寄存器作為目的操作數(shù)地址所在寄存器(6)源操作數(shù)

2、寄存器與目操作數(shù)寄存器長度不一致(7)不存在ESX寄存器(8)源操作數(shù)地址中缺少變址寄存器5 .參考答案：表3.12題5用表src_typedst_type機器級表示charintmovsbl%al,(%edx)intcharmovb%al,(%edx)intunsignedmovl%eax,(%edx)shortintmovswl%ax,(%edx)unsignedcharunsignedmovzbl%al,(%edx)charunsignedmovsbl%al,(%edx)intintmovl%eax,(%edx)6 .參考答案：(1) xptr、yptr和zptr對應實參所存放的存儲單元

3、地址分別為：Rebp+8、Rebp+12、Rebp+16。(2)函數(shù)func的C語言代碼如下：voidfunc(int*xptr,int*yptr,int*zptr)inttempx=*xptr;inttempy=*yptr;inttempz=*zptr;*yptr=tempx;*zptr=tempy;*xptr=tempz;7 .參考答案:(1) Redx=x(2) Redx=x+y+4(3) Redx=x+8*y(4) Redx=y+2*x+12(5) Redx=4*y(6) Redx=x+y8 .參考答案：(1)指令功能為:RedxRedx+MReax0080+M0x8049300,寄存

4、器 EDX中內(nèi)容改變。改變后的內(nèi)容為以下運算的結果：00000080H+FFFFFFF0H00000000000000000000000010000000+11111111111111111111111111110000100000000000000000000000001110000因此，EDX中的內(nèi)容改變?yōu)?x00000070。根據(jù)表3.5可知，加法指令會影響OF、SF、ZF和CF標志。OF=0,ZF=0,SF=0,CF=1。(2)指令功能為：Recx-RMReax+Rebx=0x00000010+M0x8049400,寄存器ECX中內(nèi)容改變。改變后的內(nèi)容為以下運算的結果：00000010

5、H-80000008H00000000000000000000000000010000+01111111111111111111111111111000010000000000000000000000000001000因此，ECX中的內(nèi)容改為0x8000000&根據(jù)表3.5可知，減法指令會影響OF、SF、ZF和CF標志。OF=1,ZF=0,SF=1,CF=10=1。(3)指令功能為：Rbx-RbxorMReax+Recx*8+4,寄存器BX中內(nèi)容改變。改變后的內(nèi)容為以下運算的結果：0x0100orM0x8049384=0100HorFF00H0000000100000000or1111

6、1111000000001111111100000000因此，BX中的內(nèi)容改為0xFF00。由3.3.3節(jié)可知，OR指令執(zhí)行后OF=CF=0;因為結果不為0,故ZF=0;因為最高位為1,故SF=1。(4) test指令不改變?nèi)魏瓮ㄓ眉拇嫫?，但根?jù)以下“與"操作改變標志：Rdland0x8010000000and1000000010000000由3.3.3節(jié)可知，TEST指令執(zhí)行后OF=CF=0;因為結果不為0,故ZF=0;因為最高位為1,故SF=1。(5)指令功能為：MReax+Redx-MReax+Redx*32,即存儲單元0x8049380中的內(nèi)容改變?yōu)橐韵逻\算的結果：M0x80

7、49380*32=0x908f12a8*32,也即只要將0x908f12a8左移5位即可得到結果。10010000100011110001001010101000<<5=00010001111000100101010100000000因此，指令執(zhí)行后，單元0x8049380中的內(nèi)容改變?yōu)?x11e2550Q顯然，這個結果是溢出的。但是，根據(jù)表3.5可知，乘法指令不影響標志位，也即并不會使OF=1。(6)指令功能為：Rcx-Rcx-1,即CX寄存器的內(nèi)容減一。0000000000010000+111111111111111110000000000001111因此，指令執(zhí)行后CX中的內(nèi)

8、容從0x0010變?yōu)?x000F。由表3.5可知，DEC指令會影響OF、ZF、SF,根據(jù)上述運算結果，得到OF=0,ZF=0,SF=0。9 .參考答案：movl12(%ebp),%ecx/RecxTMRebp+12,將y送ECXsail$8,%ecx/Recx<-Recx<<8,將y*256送ECXmovl8(%ebp),%eax/ReaxfRebp+8，將x送EAXmovl imull movl andl addl subl20(%ebp), %edx %edx, %eax16(%ebp), %edx $65520, %edx %ecx, %edx %edx, %eax根據(jù)

9、以上分析可知，第/Redx <HMRebp+20，將 k 送 EDX/Reax Reax*Redx,將 x*k 送 EAX/Redx TMRebp+16，將 z 送 EDX/Redx <-Redx and 65520 將 z&0xFFF0 送 EDX/Redx <-Redx + Recx,將 z&0xFFF0+y*256 送 EDX/Reax <-Reax-Redx,將 x*k-(z&0xFFF0+y*256)送 EAX3行缺失部分為：3intv=x*k-(z&0xFFF0+y*256);10 .參考答案：從匯編代碼的第2行和第4行看，y

10、應該是占8個字節(jié)，Rebp+20開始的4個字節(jié)為高32位字節(jié)，記為yh；Rebp+16開始的4個字節(jié)為低32位字節(jié)，記為V。根據(jù)第4行為無符號數(shù)乘法指令，得知y的數(shù)據(jù)類型num_type為unsignedlonglong。movl12(%ebp),%eax/Reax<HMRebp+12，將x送EAXmovl20(%ebp),%ecx/RecxfRebp+20,將yh送ECXimull%eax,%ecx/Recx<-Recx*Reax,將yh*x的低32位送ECXmull16(%ebp)/RedxReax-MRebp+16*Reax,將y*x送EDX-EAXleal(%ecx,%ed

11、x),%edx/Redx<-Recx+Redx,將yl*x的高32位與yh*x的低32位相加后送EDXmovl8(%ebp),%ecx/RecxfRebp+8,將d送ECXmovl%eax,(%ecx)/MRecx<-Reax,將x*y低32位送d指向白低32位movl%edx,4(%ecx)MRecx+4Redx,將x*y高32位送d指向白高32位11 .參考答案：根據(jù)第3.3.4節(jié)得知，條件轉(zhuǎn)移指令都采用相對轉(zhuǎn)移方式在段內(nèi)直接轉(zhuǎn)移，即條件轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移目標地址為：(PC)+偏移量。(1)因為je指令的操作碼為01110100,所以機器代碼7408H中的08H是偏移量，故轉(zhuǎn)移目標

12、地址為：0x804838c+2+0x8=0x8048396。call指令中的轉(zhuǎn)移目標地址0x80483b1=0x804838e+5+0x1e,由此，可以看出，call指令機器代碼中后面的4個字節(jié)是偏移量，因IA-32采用小端方式，故偏移量為0000001EH。call指令機器代碼共占5個字節(jié)，因此，下條指令的地址為當前指令地址0x804838e加5。(2) jb指令中F6H是偏移量，故其轉(zhuǎn)移目標地址為：0x8048390+2+0xf6=0x8048488。movl指令的機器代碼有10個字節(jié)，前兩個字節(jié)是操作碼等，后面8個字節(jié)為兩個立即數(shù)，因為是小端方式，所以，第一個立即數(shù)為0804A800H,

13、即匯編指令中的目的地址0x804a800最后4個字節(jié)為立即數(shù)00000001H,即匯編指令中白常數(shù)0x1。(3) jle指令中的7EH為操作碼，16H為偏移量，其匯編形式中的0x80492e0是轉(zhuǎn)移目的地址，因此，假定后面的mov指令的地址為x,則x滿足以下公式：0x80492e0=x+0x16,故x=0x80492e0-0x16=0x80492ca(4) jmp指令中的E9H為操作碼，后面4個字節(jié)為偏移量，因為是小端方式，故偏移量為FFFFFF00H,即-100H=-256。后面的sub指令的地址為0x804829b,故jmp指令的轉(zhuǎn)移目標地址為0x804829b+0xffffff00=0x

14、804829b-0x100=0x804819b。12.1movb8(%ebp), %dlRdl -MRebp+8,將 x 送 DL2movl12(%ebp), %eaxReax <HMRebp+12，將 p 送 EAX3testl%eax, %eax/Reax and Reax，判斷 p 是否為 04je.L1/若p為0,則轉(zhuǎn).L1執(zhí)行5testb$0x80, %dl/Rdl and 80H ,判斷x的第一位是否為 06je.L1/若x>=0 ,則轉(zhuǎn).L1執(zhí)行7addb%dl, (%eax)MReax <MReax+Rdl,即 *p+=x8 .L1:因為C語百if語句中的條件

15、表達式可以對多個條件進行邏輯運算，而匯編代碼中一條指令只能進行一輯運算，并且在每條邏輯運算指令生成的標志都是存放在同一個參考答案：(1)匯編指令的注解說明如下:種邏EFLAGS寄存器中，所以，最好在一條邏輯指可編輯令后跟一條條件車t移指令，把EFLAGS中標志用完，然后再執(zhí)行另一次邏輯判斷并根據(jù)條件進行轉(zhuǎn)移的操作。(2)按照書中圖3.22給出的“if()goto”語句形式寫出匯編代碼對應的C語言代碼如下：13.123456參考答案voidcomp(charx,int*p)if(p!=0)if(x<0)*p+=x;1 intfunc(intx,inty)2 3 intz=x*y;4 if(

16、x<=-100)5 if(y>x)6 z=x+y;7 else8 z=x-y;9 elseif(x>=16)10 z=x&y;11 returnz;12 14.參考答案：(1)每個入口參數(shù)都要按4字節(jié)邊界對齊，因此，參數(shù)x、y和k入棧時都占4個字節(jié)。1 movw8(%ebp),%bxRbx<HMRebp+8,將x送BX2 movw12(%ebp),%si/Rsi<HMRebp+12,將y送SI3 movw16(%ebp),%cx/RcxfRebp+16,將k送CX4 .L1:5movw%si,%dx/Rdx<-Rsi,將y送DX6movw%dx,%a

17、x/RaxRdx,將y送AX7sarw$15,%dxRdxRdx>>15,將y的符號擴展16位送DX8idiv%cx/Rdx-Rdx-ax+Rcx的余數(shù)，將y%k送DX9imulw%dx,%bx/Rax-Rdx-ax+Rcx的商，將y/k送AXRbx<-Rbx*Rdx,將x*(y%k)送BX10decw%cxRcx<-Rcx-1,將k-1送CX11testw%cx,%cxRcxandRcx,得OF=CF=0,負數(shù)則SF=1,零則12jle.L2/若k小于等于0,則轉(zhuǎn).L213cmpw%cx,%si/Rsi-Rcx，將y與k相減得到各標志14jg.L1/若y大于k,則轉(zhuǎn).

18、L11516.L2:movswl%bx,%eax/Reax<-Rbx,將x*(y%k)送AX(2)被調(diào)用者保存寄存器有BX、SI,調(diào)用者保存寄存器有AX、CX和DX。被調(diào)用者保存的寄存器在該函數(shù)過程體前面的準備階段,(3)因為執(zhí)行第8行除法指令前必須先將被除數(shù)擴展為ZF=1EBX和ESI必須保存到棧中。32位，而這里是帶符號數(shù)除法，因此，采用算術右移以擴展16位符號，放在高16位的DX中，低16位在AX中。15 .參考答案：3456789函數(shù)int y = 0 ;while ( x!=0 ) y a=x ；x>>=1;return y&0x1fl的功能返回：(x A

19、x>>1 A x>>2 A .)& 0x1,因此f1用于檢測x的奇偶性，當x中有奇數(shù)個1,則返回intf1(unsignedx)x+3=0x+3=1x+3=2x+3=3x+3=4x+3=5x+3=6x+3=7由此可知,為1,否則返回0。16 .參考答案：函數(shù)sw只有一個入口參數(shù)x,根據(jù)匯編代碼的第25行指令知，當x+3>7時轉(zhuǎn)標號.L7處執(zhí)行，否則，按照跳轉(zhuǎn)表中的地址車t移執(zhí)行，x與跳轉(zhuǎn)目標處標號的關系如下：.L7.L2.L2.L3.L4.L5.L7.L6switch(x)中省略的處理部分結構如下:case-2:case-1:/.L2標號處指令序列對應的語

20、句break;case0:/.L3標號處指令序列對應的語句break;case 1:./.L4標號處指令序列對應的語句break;case 2:/.L5標號處指令序列對應的語句break;case4:/.L6標號處指令序列對應的語句break;default:/.L7標號處指令序列對應的語句17 .參考答案：根據(jù)第2、3行指令可知，參數(shù)a是char型，參數(shù)p是指向short型變量的指針；根據(jù)第4、5行指令可知，參數(shù)b和c都是unsignedshort型，根據(jù)第6行指令可知，test的返回參數(shù)類型為unsignedinto因此，test的原型為：unsignedinttest(chara,uns

21、ignedshortb,unsignedshortc,short*p);18 .參考答案：每次執(zhí)行pushl指令后，Resp=Resp-4,因此，第2行指令執(zhí)行后Resp=0xbc00001co(1)執(zhí)行第3行指令后，Rebp=Resp=0xbc00001c。到第12條指令執(zhí)行結束都沒有改變EBP的內(nèi)容，因而執(zhí)行第10行指令后，EBP的內(nèi)容還是為0xbc00001G執(zhí)行第13行指令后，EBP的內(nèi)容恢復為進入函數(shù)funct時的值0xbc000030。(2)執(zhí)行第3行指令后，Resp=0xbc00001co執(zhí)彳亍第4行指令后Resp=Resp-40=0xbc00001c-0x28=0xbbffff

22、f4。因而執(zhí)行第10行指令后，未跳轉(zhuǎn)到scanf函數(shù)執(zhí)行時，ESP中的內(nèi)容為0xbbfffff4-4=0xbbfffff0;在從scanf函數(shù)返回后ESP中的內(nèi)容為0xbbfffff4。執(zhí)行第13行指令后，ESP的內(nèi)容恢復為進入函數(shù)funct時的舊值，即Resp=0xbc000020=(3)第5、6兩行指令將scanf的第三個參數(shù)&y入棧，入棧的內(nèi)容為Rebp-8=0xbc000014;第7、8兩行指令將scanf的第二個參數(shù)&x入棧，入棧的內(nèi)容為Rebp-4=0xbc000018。故x和y所在的地址分別為0xbc000018和0xbc000014(4)執(zhí)行第10行指令后，fu

23、nct棧幀的地址范圍及其內(nèi)容如下：0xbc00001c0xbc0000180xbc0000140xbc0000100xbc00000c0xbc0000080xbc0000040xbc0000000xbbfffffc0xbbfffff80xbbfffff40xbc000030+ EBPx=15 y=20棧幀底部0xbbfffff00xbc0000140xbc0000180x804c000從scanf返回的地址esp19 .參考答案：第1行匯編指令說明參數(shù)x存放在EBX中，根據(jù)第4行判斷x=0則轉(zhuǎn).L2,否則繼續(xù)執(zhí)行第510行指令。根據(jù)第5、6、7行指令可知，入棧參數(shù)nx的計算公式為x>&g

24、t;1;根據(jù)第9、10、11行指令可知，返回值為(x&1)+rv。由此推斷出C缺失部分如下：1 intrefunc(unsignedx)2 if(x=0)3 return0;4 unsignednx=x>>1;5 intrv=refunc(nx);6 return(x&0x1)+rv;7 該函數(shù)的功能為計算x的各個數(shù)位中1的個數(shù)。20 .參考答案：在IA-32中，GCC為數(shù)據(jù)類型longdouble型變量分配12字節(jié)空間，實際上只占用10個字節(jié)。數(shù)組元素大小(B)數(shù)組大小(B)起始地址元素i的地址charA10110&A0&A0+iintB10044

25、00&B0&B0+4ishort*C5420&C0&C0+4ishort*D6424&D0&D0+4ilongdoubleE1012120&E0&E0+12ilongdouble*F10440&F0&F0+4i21 .參考答案:表達式類型值匯編代碼Sshort*Asleal(%edx),%eaxS+ishort*As+2*ileal(%edx,%ecx,2),%eaxSishortMAs+2*imovw(%edx,%ecx,2),%ax&S10short*As+20leal20(%edx),%eax&

26、;Si+2short*As+2*i+4leal4(%edx,%ecx,2),%eax&Si-Sint(As+2*i-As)/2=imovl%ecx,%eaxS4*i+4shortMAs+2*(4*i+4)movw8(%edx,%ecx,8),%ax*(S+i-2)shortMAs+2*(i-2)movw-4(%edx,%ecx,2),%ax22 .參考答案：根據(jù)匯編指令功能可以推斷最終在EAX中返回的值為：Ma+28*i+4*j+Mb+20*j+4*i,因為數(shù)組a和b都是int型，每個數(shù)組元素占4B,因此，M=5,N=7。23 .參考答案：執(zhí)行第11行指令后，ai皿k的地址為a+4*(

27、63*i+9*j+k),所以，可以推斷出M=9,N=63/9=7。根據(jù)第12行指令，可知數(shù)組a的大小為4536字節(jié)，故L=4536/(4*L*M)=18。24 .參考答案：(1)常數(shù)M=76/4=19,存放在EDI中，變量j存放在ECX中。(2)上述優(yōu)化匯編代碼對應的函數(shù)trans_matrix的C代碼如下：1 voidtrans_matrix(intaMM)2 inti,j,t,*p;3 intc=(M<<2);3 for(i=0;i<M;i+)4 P=&a0i；5 for(j=0;j<M;j+)6 t=*p;7 *p=aij;8 a皿=t;9 p+=c;10

28、 11 12 25 .參考答案：(1) node所需存儲空間需要4+(4+4)+4=16字節(jié)。成員p、s.x、s.y和next的偏移地址分別為0、4、8和12。(2) np_init中缺失的表達式如下：voidnp_init(structnode*np)np->s.x=np->s.y;np->p=&(np->s.x);np->next=np;26 .參考答案：表達式EXPRTYPE類型匯編指令序列uptr->s1.xintmovl(%eax),%eaxmovl%eax,(%edx)uptr->s1.yshortmovw4(%eax),%axmo

29、vw%ax,(%edx)&uptr->s1.zshort*leal6(%eax),%eaxmovw%eax,(%edx)uptr->s2.ashort*movl%eax,(%edx)uptr->s2.auptr->s2.bshortmovl4(%eax),%ecxmovl(%eax,%ecx,2),%eaxmovl%eax,(%edx)*uptr->s2.pcharmovl8(%eax),%eaxmovb(%eax),%almovb%al,(%edx)參考答案：(1)S1:scid0248總共12字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊(2)S2:iscd0467總共8字節(jié)

30、，按4字節(jié)邊界對齊(3)S3:csid0248總共12字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊(4)S4:sc06總共8字節(jié)，按2字節(jié)邊界對齊(5)S5:cside0481216總共24字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊(6)S6:csd27.Linux下double型按4字節(jié)對齊）03640總共44字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊28 .參考答案：Windows平臺要求不同的基本類型按照其數(shù)據(jù)長度進行對齊。每個成員的偏移量如下:cdisplgv08162024283240結構總大小為48字節(jié)，因為其中的 d和g必須是按 即44+4=48字節(jié)。變量長度按照從大到小順序排列， 義如下：struct 8字節(jié)邊界對齊，所以，必須在末尾再加

31、上 4個字節(jié), 可以使得結構所占空間最小， 因此調(diào)整順序后的結構定doubled;longlongg;inti;char*p;longl;void short char test;dgipl0816 20 2429.參考答案：*v;s;c;vsc28 32 34結構總大小為34+6=40 字節(jié)。(1)執(zhí)行第7行和第10行指令后棧中的信息存放情況如下圖所示。其中gets函數(shù)的入口參數(shù)為buf數(shù)組首地址，應等于getline函數(shù)的棧幀底部指針EBP的內(nèi)容減0x14,而getline函數(shù)的棧幀底部指針EBP的內(nèi)容應等于執(zhí)行完getline中第2行指令(push%ebp)后ESP的內(nèi)容，此時，Resp

32、=0xbffc07f0-4=0xbffc07ec,故buf數(shù)組首地址為Rebp-0x14=Resp-0x14=0xbffc07ec-0x14=0xbffc07d8EBP fESP 一08 04 85 c8 bf fc 08 0000 00 00 0800 00 00 1000 00 00 05返回P的地址EBP在P中舊值被調(diào)用者保 存寄存器在 P中的舊值EBP fbuf7 buf4buf3 buf0ESP f08 41 39 3837 36 35 3433 32 31 3046 45 44 4342 41 39 3837 36 35 3433 32 31 30bf fc 07 d8返回P的地址

33、EBP在P中舊值被調(diào)用者保 存寄存器在 P中的舊值buf7 buf4buf3 buf0gets入口參數(shù)a)執(zhí)行第7行后的棧b)執(zhí)行第10行后的棧(2)當執(zhí)行到getline的ret指令時，假如程序不發(fā)生段錯誤，則正確的返回地址應該是0x80485c8,發(fā)生段錯誤是因為執(zhí)行getline的ret指令時得到的返回地址為0x8413938,這個地址所在存儲段可能是不可執(zhí)行的數(shù)據(jù)段，因而發(fā)生了段錯誤(segmentationfault)。(3)執(zhí)行完第10行匯編指令后，被調(diào)用者保存寄存器EBX、ESI和EDI在P中的內(nèi)容已被破壞，同時還破壞了EBP在P中的內(nèi)容。(4) getline的C代碼中mall

34、oc函數(shù)的參數(shù)應該為strlen(buf)+1,此外，應該檢查malloc函數(shù)的返回值是否為NULL。30 .參考答案：X86-64過程調(diào)用時參數(shù)傳遞是通過通用寄存器進行的，前三個參數(shù)所用寄存器順序為RDI、RSI、RDX。abc的4種合理的函數(shù)原型為： viodabc(intc,long*a,int*b); viodabc(unsignedc,long*a,int*b); viodabc(longc,long*a,int*b); viodabc(unsignedlongc,long*a,int*b);根據(jù)第3、4行指令可知，參數(shù)b肯定指向一個32位帶符號整數(shù)類型；根據(jù)第5行指令可知，參數(shù)a指

35、向64位帶符號整數(shù)類型；而參數(shù)c可以是32位，也可以是64位，因為七為32位，所以取RDI中的低32位Redi(截斷為32位)，再和*b相加。同時，參數(shù)c可以是帶符號整數(shù)類型，也可以是無符號整數(shù)類型，因為第2行加法指令addl的執(zhí)行結果對于帶符號整數(shù)和無符號整數(shù)都一樣。31 .參考答案:(1)匯編指令注釋如下:1 movl 8(%ebp), %edx2 movl 12(%ebp), %ecx3 movl $255, %esi/RedxTMRebp+8,將x送EDX/RecxTMRebp+12,將k送ECXResi-255,將255送ESI4movl$-2147483648,%ed/Redi-2147483648,將0x80000000送EDI5.L3:6 movl %edi, %eax7 andl%edx, %eax8 xorl%eax, %esi9 movl %ecx, %ebx10 shrl%bl, %edi11 te