計算機系統(tǒng)第三章答案

1、習題3 .參考答案:(1)后綴:w,源:基址+比例變址瑜移，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)，目寄存器后綴w,源:寄存器，目寄存器(8)后綴l,源:基址建址+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)寄存器與目操作數(shù)寄存器長度不一致(7

2、)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地址分別為：Rebp+8、Rebp+12、R

3、ebp+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：(11) Redx=x(12) Redx=x+y+4(13) Redx=x+8*y(14) Redx=y+2*x+12(15) Redx=4*y(16) Redx=x+y8 .參考答案：(1)指令功能為：RedxRedx+MReax=0x00000080+M0x8049300,寄存器EDX中內(nèi)容改變

4、。改變后的內(nèi)容為以下運算的結(jié)果：00000080H+FFFFFFF0H00000000000000000000000010000000+11111111111111111111111111110000100000000000000000000000001110000因此，EDX中的內(nèi)容改變?yōu)?x00000070。根據(jù)表可知，加法指令會影響ORSF、ZF和CF標志。OF=QZF=0,SF=0,CF=1。(2)指令功能為：RecxRecx-MReax+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(jié)果：00000010H-H000000000

5、00000000000000000010000+01111111111111111111111111111000010000000000000000000000000001000因此，ECX中的內(nèi)容改為0x。根據(jù)表可知，減法指令會影響OF、SF、ZF和CF標志。OF=1,ZF=0,SF=1,CF=1?0=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(jié)果：0x0100orM0x8049384=0100HorFF00H0000000100000000o11111111000000001111111100000000因此，BX中

6、的內(nèi)容改為0xFF00。由節(jié)可知，OR指令執(zhí)行后OF=CF=0因為結(jié)果不為0,故ZF=0;因為最高位為1,故SF=1o(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由節(jié)可知，TEST指令執(zhí)行后OF=CF=0因為結(jié)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(jié)果：M0x8049380*32=0x908f12a8*32,也即只要將0x908f12a8左移5位即可得到結(jié)果。100

7、100001000111100010010101010005=00010001111000100101010100000000因此，指令執(zhí)行后，單元0x8049380中的內(nèi)容改變?yōu)?x11e25500。顯然，這個結(jié)果是溢出的。但是，根據(jù)表可知，乘法指令不影響標志位，也即并不會使OF=1o(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)容從0x0010變?yōu)?x000F。由表可知，DEC指令會影響ORZF、SF,根據(jù)上述運算結(jié)果，得到OF=QZF=0,SF=0

8、o9 .參考答案：movl12(%ebp),%ecx11執(zhí)行5testb$0x80,%dl11執(zhí)行7addb%dl,(%eax)1:因為C語言if語句中的條件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種邏輯運算，并且在每條邏輯運算指令生成的標志都是存放在同一個EFLAGSW存器中，所以，最好在一條邏輯指令后跟一條條件車t移指令，把EFLAG計標志用完，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：1 voidcomp(charx,int*p)2 3 if(p!=0)4 if(x0)5

9、*p+=x;6 13 .參考答案：1 intfunc(intx,inty)2 3 intz=x*y;4 if(xx)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 movw 8(%ebp), %bx5 movw %si, %dx13 cmpw %cx, %si15 .L2:16 movswl %bx, %eax返回0。16.參考答案：1:2211& 0x1 ,因此 f1用于檢測x的奇偶性，當x中有奇數(shù)個1,則返回為1,否則函

10、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+37時轉(zhuǎn)標號.L7處執(zhí)行，否則，按照跳轉(zhuǎn)表中的地址轉(zhuǎn)移執(zhí)行，x 與跳轉(zhuǎn)目標處標號的關(guān)系如下：x+3=0：x+3=1：x+3=2：x+3=3：x+3=4：x+3=5：x+3=6：x+3=7：由此可知，.L7.L2.L2.L3.L4.L5.L7.L6switch (x)中省略的處理部分結(jié)構(gòu)如下:case -2:case -1:2 標號處指令序列對應的語句break;case 0:3標號處指令序列對應的語句break;case 1:.4標號處指令序列對應的語句break;case 2:5標號處指令序列對應的語句break;case4:6標

11、號處指令序列對應的語句break;default:7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unsignedint。因此，test的原型為：unsignedinttest(chara,unsignedshortb,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=0xbc00001c。(1)執(zhí)行第3行指令后，R

12、ebp=Resp=0xbc00001c。到第12條指令執(zhí)行結(jié)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0xbc00001c。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=0xbc00001c。執(zhí)行第4行指令后Resp=Resp-40=0xbc00001c-0x28=0xbbfffff4。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

13、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，funct棧幀的地址范圍及其內(nèi)容如下:0xbc00001c0xbc0000300xbc000018x=150xbc000014y=200xbc0000100xbc00000c0xbc0000080xbc0000040xbc0000000x

14、bbfffff0xbc0000140xbbfffff0xbc0000180xbbfffff0x804c0000xbbfffff從scanf返回的地EBpEBP棧幀底部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x1；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=x1;5 intrv=refunc(nx);6 return

15、(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，GCa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+iintB1004400&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*Aleal(%edx),%eaxS+ishort*

16、A+2*ileal(%edx,%ecx,2),%eaxSishortMAS+2*imovw(%edx,%ecx,2),%ax&S10short*AS+20leal20(%edx),%eax&Si+2short*A+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)shortMA+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+

17、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*(63*i+9*j+k),所以，可以推斷出M=9N=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=(M2);4 for(

18、i=0;iM;i+)5 p=&a0i;6 for(j=0;j=np-;np-p=&(np-;np-next=np;26 .參考答案：表達式EXPRTYPE類型匯編指令序列uptr-intmovl(%eax),%eaxmovl%eax,(%edx)uptr-shortmovw4(%eax),%axmovw%ax,(%edx)&uptr-short*leal6(%eax),%eaxmovw%eax,(%edx)uptr-short*movl%eax,(%edx)uptr-uptr-shortmovl4(%eax),%ecxmovl(%eax,%ecx,2),%eaxmovl%eax,(%edx)*

19、uptr-charmovl8(%eax),%eaxmovb(%eax),%almovb%al,(%edx)27 .參考答案：(1) S1: s c 0(2) S2: i s 0(3) S3: c s 0(4) S4: s c 0(5) S5: c s 0(6) S6: c s 028 .參考答案：id248總共12字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊cd467總共8字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊id248總共12字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊6總共8字節(jié)，按2字節(jié)邊界對齊ide481216總共24字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊(Linux下double型按4字節(jié)對齊)d3640總共44字節(jié)，按4字節(jié)邊界對齊Windows平臺要求不

20、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(jié)構(gòu)總大小為48字節(jié)，因為其中的d和g必須是按8字節(jié)邊界對齊，所以，必須在末尾再加上4個字節(jié),即44+4=48字節(jié)。變量長度按照從大到小順序排列，可以使得結(jié)構(gòu)所占空間最小，因此調(diào)整順序后的結(jié)構(gòu)定義如下：structdoubled;longlongg；inti;char*p;longl;void*v;shorts;charc;test;dgiplvsc08162024283234結(jié)構(gòu)總大小為34+6=40字節(jié)。29 .參考答案：(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g(shù)

21、ets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=0xbffc07f0-4=0xbffc07ec,故buf數(shù)組首地址為Rebp-0x14=Resp-0x14=0xbffc07ec-0x14=0xbffc07d8。08413938EBPf飛736353433323130464544434241393813736353433323130ESP bf fc 07 d8b)執(zhí)行第10行后的棧返回P的地址EBP在P中舊值被調(diào)用者保卜存寄存器在J P中的舊值buf7 bu肥 buf0gets入口參數(shù)(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g(shù)etline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EBXESI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m