计算机系统第三章答案.docx
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计算机系统第三章答案
计算机系统第三章答案
习题
3．参考答案：
（1）后缀：
w，源：
基址+比例变址+偏移，目：
寄存器
（2）后缀：
b，源：
寄存器，目：
基址+偏移
（3）后缀：
l，源：
比例变址，目：
寄存器
（4）后缀：
b，源：
基址，目：
寄存器
（5）后缀：
l，源：
立即数，目：
栈
（6）后缀：
l，源：
立即数，目：
寄存器
（7）后缀：
w，源：
寄存器，目：
寄存器
（8）后缀：
l，源：
基址+变址+偏移，目：
寄存器
4．参考答案：
（1）源操作数是立即数0xFF，需在前面加‘$’
（2）源操作数是16位，而长度后缀是字节‘b’，不一致
（3）目的操作数不能是立即数寻址
（4）操作数位数超过16位，而长度后缀为16位的‘w’
（5）不能用8位寄存器作为目的操作数地址所在寄存器
（6）源操作数寄存器与目操作数寄存器长度不一致
（7）不存在ESX寄存器
（8）源操作数地址中缺少变址寄存器
5．参考答案：
表题5用表
src_type
dst_type
机器级表示
char
int
movsbl%al,（%edx）
int
char
movb%al,（%edx）
int
unsigned
movl%eax,（%edx）
short
int
movswl%ax,（%edx）
unsignedchar
unsigned
movzbl%al,（%edx）
char
unsigned
movsbl%al,（%edx）
int
int
movl%eax,（%edx）
6．参考答案：
（1）xptr、yptr和zptr对应实参所存放的存储单元地址分别为：
R[ebp]+8、R[ebp]+12、
R[ebp]+16。
（2）函数func的C语言代码如下：
voidfunc（int*xptr,int*yptr,int*zptr）
{
inttempx=*xptr;
inttempy=*yptr;
inttempz=*zptr;
*yptr=tempx;
*zptr=tempy;
*xptr=tempz;
}
7．参考答案：
（1）R[edx]=x
（2）R[edx]=x+y+4
（3）R[edx]=x+8*y
（4）R[edx]=y+2*x+12
（5）R[edx]=4*y
（6）R[edx]=x+y
8．参考答案：
（1）指令功能为：
R[edx]←R[edx]+M[R[eax]]=0x00000080+M[0x8049300]，寄存器EDX中内容改变。
改变后的内容为以下运算的结果：
00000080H+FFFFFFF0H
因此，EDX中的内容改变为0x00000070。
根据表可知，加法指令会影响OF、SF、ZF和CF标志。
OF=0，ZF=0，SF=0，CF=1。
（2）指令功能为：
R[ecx]←R[ecx]-M[R[eax]+R[ebx]]=0x00000010+M[0x8049400],寄存器ECX中内容改变。
改变后的内容为以下运算的结果：
00000010H-H
因此，ECX中的内容改为0x。
根据表可知，减法指令会影响OF、SF、ZF和CF标志。
OF=1，ZF=0，SF=1，CF=10=1。
（3）指令功能为：
R[bx]←R[bx]orM[R[eax]+R[ecx]*8+4]，寄存器BX中内容改变。
改变后的内容为以下运算的结果：
0x0100orM[0x8049384]=0100HorFF00H
因此，BX中的内容改为0xFF00。
由节可知，OR指令执行后OF=CF=0；因为结果不为0，故ZF=0；因为最高位为1，故SF=1。
（4）test指令不改变任何通用寄存器，但根据以下“与”操作改变标志：
R[dl]and0x80
由节可知，TEST指令执行后OF=CF=0；因为结果不为0，故ZF=0；因为最高位为1，故SF=1。
（5）指令功能为：
M[R[eax]+R[edx]]←M[R[eax]+R[edx]]*32，即存储单元0x8049380中的内容改变为以下运算的结果：
M[0x8049380]*32=0x908f12a8*32，也即只要将0x908f12a8左移5位即可得到结果。
10010000100011110001001010101000<<5
=00010001111000100101010100000000
因此，指令执行后，单元0x8049380中的内容改变为0x11e25500。
显然，这个结果是溢出的。
但是，根据表可知，乘法指令不影响标志位，也即并不会使OF=1。
（6）指令功能为：
R[cx]←R[cx]-1，即CX寄存器的内容减一。
因此，指令执行后CX中的内容从0x0010变为0x000F。
由表可知，DEC指令会影响OF、ZF、SF，根据上述运算结果，得到OF=0，ZF=0，SF=0。
9．参考答案：
movl12（%ebp）,%ecx11执行
5testb$0x80,%dl11执行
7addb%dl,（%eax）1:
因为C语言if语句中的条件表达式可以对多个条件进行逻辑运算，而汇编代码中一条指令只能进行一种逻辑运算，并且在每条逻辑运算指令生成的标志都是存放在同一个EFLAGS寄存器中，所以，最好在一条逻辑指令后跟一条条件转移指令，把EFLAGS中标志用完，然后再执行另一次逻辑判断并根据条件进行转移的操作。
（2）按照书中图给出的“if（）goto…”语句形式写出汇编代码对应的C语言代码如下：
1voidcomp（charx,int*p）
2{
3if（p!
=0）
4if（x<0）
5*p+=x;
6}
13．参考答案：
1intfunc（intx,inty）
2{
3intz=x*y;
4if（x<=-100）{
5if（y>x）
6z=x+y;
7else
8z=x-y;
9}elseif（x>=16）
10z=x&y;
11returnz;
12}
14．参考答案：
（1）每个入口参数都要按4字节边界对齐，因此，参数x、y和k入栈时都占4个字节。
1movw8（%ebp）,%bx1:
5movw%si,%dx22
13cmpw%cx,%si11
15.L2:
16movswl%bx,%eax&0x1，因此f1用于检测x的奇偶性，当x中有奇数个1，则返回为1，否则返回0。
16．参考答案：
函数sw只有一个入口参数x，根据汇编代码的第2~5行指令知，当x+3>7时转标号.L7处执行，否则，按照跳转表中的地址转移执行，x与跳转目标处标号的关系如下：
x+3=0：
.L7
x+3=1：
.L2
x+3=2：
.L2
x+3=3：
.L3
x+3=4：
.L4
x+3=5：
.L5
x+3=6：
.L7
x+3=7：
.L6
由此可知，switch（x）中省略的处理部分结构如下：
case-2:
case-1:
……2标号处指令序列对应的语句
break;
case0:
……3标号处指令序列对应的语句
break;
case1:
…….4标号处指令序列对应的语句
break;
case2:
……5标号处指令序列对应的语句
break;
case4:
……6标号处指令序列对应的语句
break;
default:
……7标号处指令序列对应的语句
17．参考答案：
根据第2、3行指令可知，参数a是char型，参数p是指向short型变量的指针；根据第4、5行指令可知，参数b和c都是unsignedshort型，根据第6行指令可知，test的返回参数类型为unsignedint。
因此，test的原型为：
unsignedinttest（chara,unsignedshortb,unsignedshortc,short*p）;
18．参考答案：
每次执行pushl指令后，R[esp]=R[esp]-4，因此，第2行指令执行后R[esp]=0xbc00001c。
（1）执行第3行指令后，R[ebp]=R[esp]=0xbc00001c。
到第12条指令执行结束都没有改变EBP的内容，因而执行第10行指令后，EBP的内容还是为0xbc00001c。
执行第13行指令后，EBP的内容恢复为进入函数funct时的值0xbc000030。
（2）执行第3行指令后，R[esp]=0xbc00001c。
执行第4行指令后R[esp]=R[esp]-40=0xbc00001c-0x28=0xbbfffff4。
因而执行第10行指令后，未跳转到scanf函数执行时，ESP中的内容为0xbbfffff4
-4=0xbbfffff0；在从scanf函数返回后ESP中的内容为0xbbfffff4。
执行第13行指令后，ESP的内容恢复为进入函数funct时的旧值，即R[esp]=0xbc000020。
（3）第5、6两行指令将scanf的第三个参数&y入栈，入栈的内容为R[ebp]-8=0xbc000014；第7、8两行指令将scanf的第二个参数&x入栈，入栈的内容为R[ebp]-4=0xbc000018。
故x和y所在的地址分别为0xbc000018和0xbc000014。
（4）执行第10行指令后，funct栈帧的地址范围及其内容如下：
19．参考答案：
第1行汇编指令说明参数x存放在EBX中，根据第4行判断x=0则转.L2，否则继续执行第5~10行指令。
根据第5、6、7行指令可知，入栈参数nx的计算公式为x>>1；根据第9、10、11行指令可知，返回值为（x&1）+rv。
由此推断出C缺失部分如下：
1intrefunc（unsignedx）{
2if（x==0）
3return0;
4unsignednx=x>>1;
5intrv=refunc（nx）;
6return（x&0x1）+rv；
7}
该函数的功能为计算x的各个数位中1的个数。
20．参考答案：
在IA-32中，GCC为数据类型longdouble型变量分配12字节空间，实际上只占用10个字节。
数组
元素大小（B）
数组大小（B）
起始地址
元素i的地址
charA[10]
1
10
&A[0]
&A[0]+i
intB[100]
4
400
&B[0]
&B[0]+4i
short*C[5]
4
20
&C[0]
&C[0]+4i
short**D[6]
4
24
&D[0]
&D[0]+4i
longdoubleE[10]
12
120
&E[0]
&E[0]+12i
longdouble*F[10]
4
40
&F[0]
&F[0]+4i
21．参考答案：
表达式
类型
值
汇编代码
S
short*
AS
leal（%edx）,%eax
S+i
short*
AS+2*i
leal（%edx,%ecx,2）,%eax
S[i]
short
M[AS+2*i]
movw（%edx,%ecx,2）,%ax
&S[10]
short*
AS+20
leal20（%edx）,%eax
&S[i+2]
short*
AS+2*i+4
leal4（%edx,%ecx,2）,%eax
&S[i]-S
int
（AS+2*i-As）/2=i
movl%ecx,%eax
S[4*i+4]
short
M[AS+2*（4*i+4）]
movw8（%edx,%ecx,8）,%ax
*（S+i-2）
short
M[AS+2*（i-2）]
movw-4（%edx,%ecx,2）,%ax
22．参考答案：
根据汇编指令功能可以推断最终在EAX中返回的值为：
M[a+28*i+4*j]+M[b+20*j+4*i]，因为数组a和b都是int型，每个数组元素占4B，因此，M=5,N=7。
23．参考答案：
执行第11行指令后，a[i][j][k]的地址为a+4*（63*i+9*j+k），所以，可以推断出M=9，N=63/9=7。
根据第12行指令，可知数组a的大小为4536字节，故L=4536/（4*L*M）=18。
24．参考答案：
（1）常数M=76/4=19，存放在EDI中，变量j存放在ECX中。
（2）上述优化汇编代码对应的函数trans_matrix的C代码如下：
1voidtrans_matrix（inta[M][M]）{
2inti,j,t,*p;
3intc=（M<<2）;
3for（i=0;i4p=&a[0][i];
5for（j=0;j6t=*p;
7*p=a[i][j];
8a[i][j]=t;
9p+=c；
10}
11}
12}
25．参考答案：
（1）node所需存储空间需要4+（4+4）+4=16字节。
成员p、、和next的偏移地址分别为0、4、8和12。
（2）np_init中缺失的表达式如下：
voidnp_init（structnode*np）
{
np->=np->;
np->p=&（np->;
np->next=np;
}
26．参考答案：
表达式EXPR
TYPE类型
汇编指令序列
uptr->
int
movl（%eax）,%eax
movl%eax,（%edx）
uptr->
short
movw4（%eax）,%ax
movw%ax,（%edx）
&uptr->
short*
leal6（%eax）,%eax
movw%eax,（%edx）
uptr->
short*
movl%eax,（%edx）
uptr->[uptr->]
short
movl4（%eax）,%ecx
movl（%eax,%ecx,2）,%eax
movl%eax,（%edx）
*uptr->
char
movl8（%eax）,%eax
movb（%eax）,%al
movb%al,（%edx）
27．参考答案：
（1）S1:
scid
0248总共12字节，按4字节边界对齐
（2）S2:
iscd
0467总共8字节，按4字节边界对齐
（3）S3:
csid
0248总共12字节，按4字节边界对齐
（4）S4:
sc
06总共8字节，按2字节边界对齐
（5）S5:
cside
0481216总共24字节，按4字节边界对齐（Linux下double型按4字节对齐）
（6）S6:
csd
03640总共44字节，按4字节边界对齐
28．参考答案：
Windows平台要求不同的基本类型按照其数据长度进行对齐。
每个成员的偏移量如下：
cdisplgv
08162024283240
结构总大小为48字节，因为其中的d和g必须是按8字节边界对齐，所以，必须在末尾再加上4个字节，即44+4=48字节。
变量长度按照从大到小顺序排列，可以使得结构所占空间最小，因此调整顺序后的结构定义如下：
struct{
doubled;
longlongg；
inti;
char*p;
longl;
void*v；
shorts;
charc;
}test；
dgiplvsc
08162024283234结构总大小为34+6=40字节。
29．参考答案：
（1）执行第7行和第10行指令后栈中的信息存放情况如下图所示。
其中gets函数的入口参数为buf数组首
地址，应等于getline函数的栈帧底部指针EBP的内容减0x14，而getline函数的栈帧底部指针EBP的内容应等于执行完getline中第2行指令（push%ebp）后ESP的内容，此时，R[esp]==0xbffc07f0-4=0xbffc07ec，故buf数组首地址为R[ebp]-0x14=R[esp]-0x14=0xbffc07ec-0x14=0xbffc07d8。
（2）当执行到getline的ret指令时，假如程序不发生段错误，则正确的返回地址应该是0x80485c8，发生段错误是因为执行getline的ret指令时得到的返回地址为0x8413938，这个地址所在存储段可能是不可执行的数据段，因而发生了段错误（segmentationfault）。
（3）执行完第10行汇编指令后，被调用者保存寄存器EBX、ESI和EDI在P中的内容已被破坏，同时还破坏了EBP在P中的内容。
（4）getline的C代码中malloc函数的参数应该为strlen（buf）+1，此外，应该检查malloc函数的返回值是否为NULL。
30．参考答案：
x86-64过程调用时参数传递是通过通用寄存器进行的，前三个参数所用寄存器顺序为RDI、RSI、RDX。
abc的4种合理的函数原型为：
viodabc（intc,long*a,int*b）;
viodabc（unsignedc,long*a,int*b）;
viodabc（longc,long*a,int*b）;
viodabc（unsignedlongc,long*a,int*b）;
根据第3、4行指令可知，参数b肯定指向一个32位带符号整数类型；根据第5行指令可知，参数a指向64位带符号整数类型；而参数c可以是32位，也可以是64位，因为*b为32位，所以取RDI中的低32位R[edi]（截断为32位），再和*b相加。
同时，参数c可以是带符号整数类型，也可以是无符号整数类型，因为第2行加法指令addl的执行结果对于带符号整数和无符号整数都一样。
31．参考答案：
（1）汇编指令注释如下：
1movl8（%ebp）,%edx3:
6movl%edi,%eax33
13movl%esi,%eaxnext->n1.ptr）–uptr->n2.data2;
34．参考答案：
（1）函数trace的入口参数tptr通过RDI寄存器传递。
（2）函数trace完整的C语言代码如下：
longtrace（tree_ptrtptr）
{
longret_val=0;
tree_ptrp=tptr;
while（p!
=0）{
ret_val=p->val;
p=p->left;
}
returnret_val;
}
（3）函数trace的功能是：
返回二叉树中最左边叶子节点中的值val。
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