计算机系统第三章答案

1、习题.参考答案:(1)后缀:w,源:基址+比例变址瑜移，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，目寄存器后缀w,源:寄存器，目寄存器(8)后缀l,源:基址建址+偏移，目寄存器.参考答案：(1)源操作数是立即数0 xFF,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

2、在ESX寄存器(8)源操作数地址中缺少变址寄存器.参考答案：表题5用表src_typedst_type机器级表示charintmovsbl%al,(%edx)intcharmovb%al,(%edx)intunsignedmovl%eax,(%edx)shortintmovswl%ax,(%edx)unsignedcharunsignedmovzbl%al,(%edx)charunsignedmovsbl%al,(%edx)intintmovl%eax,(%edx).参考答案：xptr、yptr和zptr对应实参所存放的存储单元地址分别为：Rebp+8、Rebp+12、Rebp+16。(2)函

3、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;.参考答案：Redx=xRedx=x+y+4Redx=x+8*yRedx=y+2*x+12Redx=4*yRedx=x+y.参考答案：(1)指令功能为：RedxRedx+MReax=0 x00000080+M0 x8049300,寄存器EDX中内容改变。改变后的内容为以下运算的结果：00000080H+FFFFFFF0H00000000

4、000000000000000010000000+11111111111111111111111111110000100000000000000000000000001110000因此，EDX中的内容改变为0 x00000070。根据表可知，加法指令会影响ORSF、ZF和CF标志。OF=QZF=0,SF=0,CF=1。(2)指令功能为：RecxRecx-MReax+Rebx=0 x00000010+M0 x8049400,寄存器ECX中内容改变。改变后的内容为以下运算的结果：00000010H-H00000000000000000000000000010000+0111111111111111

5、1111111111111000010000000000000000000000000001000因此，ECX中的内容改为0 x。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=1?0=1。(3)指令功能为：Rbx-RbxorMReax+Recx*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：0 x0100orM0 x8049384=0100HorFF00H0000000100000000o11111111000000001111111100000000因此，BX中的内容改为0 xFF00。由节可知，OR指令执行后OF=CF=0因为结果不

6、为0,故ZF=0;因为最高位为1,故SF=1otest指令不改变任何通用寄存器，但根据以下“与操作改变标志：Rdland0 x8010000000and1000000010000000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：MReax+Redx-MReax+Redx*32,即存储单元0 x8049380中的内容改变为以下运算的结果：M0 x8049380*32=0 x908f12a8*32,也即只要将0 x908f12a8左移5位即可得到结果。100100001000111100010010101010005=0001

7、0001111000100101010100000000因此，指令执行后，单元0 x8049380中的内容改变为0 x11e25500。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=1o(6)指令功能为：Rcx-Rcx-1,即CX寄存器的内容减一。0000000000010000+111111111111111110000000000001111因此，指令执行后CX中的内容从0 x0010变为0 x000F。由表可知，DEC指令会影响ORZF、SF,根据上述运算结果，得到OF=QZF=0,SF=0o.参考答案：movl12(%ebp),%ecx11执行5te

8、stb$0 x80,%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EFLAGSW存器中，所以，最好在一条逻辑指令后跟一条条件车t移指令，把EFLAG计标志用完，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：voidcomp(charx,int*p)if(p!=0)if(x0)*p+=x;.参考答案：intfunc(intx,inty)intz=x*y; TO

9、C o 1-5 h z if(xx)z=x+y;elsez=x-y;elseif(x=16)z=x&y；returnz;.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。1 movw 8(%ebp), %bx5 movw %si, %dx13 cmpw %cx, %si15 .L2:16 movswl %bx, %eax返回0。16.参考答案：1:2211& 0 x1 ,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,否则函数sw只有一个入口参数x,根据汇编代码的第25行指令知，当x+37时转标号.L7处执行，否则，按照跳转表中的地址转移执

10、行，x 与跳转目标处标号的关系如下：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;case 0:3标号处指令序列对应的语句break;.4标号处指令序列对应的语句break;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sh

11、ort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);参考答案：每次执行pushl指令后，Resp=Resp-4，因此，第2行指令执行后Resp=0 xbc00001c。(1)执行第3行指令后，Rebp=Resp=0 xbc00001c。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0 xbc00001c。执

12、行第13行指令后，EBP的内容恢复为进入函数funct时的值0 xbc000030。(2)执行第3行指令后，Resp=0 xbc00001c。执行第4行指令后Resp=Resp-40=0 xbc00001c-0 x28=0 xbbfffff4。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0 xbbfffff4-4=0 xbbfffff0;在从scanf函数返回后ESP中的内容为0 xbbfffff4。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Resp=0 xbc000020。(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

13、Rebp-8=0 xbc000014;第7、8两行指令将scanf的第二个参数&x入栈，入栈的内容为Rebp-4=0 xbc000018。故x和y所在的地址分别为0 xbc000018和0 xbc000014。(4)执行第10行指令后，funct栈帧的地址范围及其内容如下:0 xbc00001c0 xbc0000300 xbc000018x=150 xbc000014y=200 xbc0000100 xbc00000c0 xbc0000080 xbc0000040 xbc0000000 xbbfffff0 xbc0000140 xbbfffff0 xbc0000180 xbbfffff0 x8

14、04c0000 xbbfffff从scanf返回的地EBpEBP栈帧底部ESP.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510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x1；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：intrefunc(unsignedx)if(x=0) TOC o 1-5 h z return0;unsignednx=x1;intrv=refunc(nx);return(x&0 x1)+rv;7该函数的功能为计算x的各个数位中1的个数。.参考答案：在IA-32中

15、，GCa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charA10110&A0&A0+iintB1004400&B0&B0+4ishort*C5420&C0&C0+4ishort*D6424&D0&D0+4ilongdoubleE1012120&E0&E0+12ilongdouble*F10440&F0&F0+4i.参考答案:表达式类型值汇编代码Sshort*Aleal(%edx),%eaxS+ishort*A+2*ileal(%edx,%ecx,2),%eaxSishortMAS+2*imovw(%edx,%

16、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),%ax.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：Ma+28*i+4*j+Mb+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

17、。.参考答案：执行第11行指令后，ai皿k的地址为a+4*(63*i+9*j+k),所以，可以推断出M=9N=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。.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：voidtrans_matrix(intaMM)inti,j,t,*p;intc=(M2);for(i=0;iM;i+)p=&a0i;for(j=0;j=np-;np-p=&(np-;np-next=np;.参考答案：表达式EXPRTYP

18、E类型汇编指令序列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)*uptr-charmovl8(%eax),%eaxmovb(%eax),%almovb%al,(%edx).参考答案：S1: s c 0S2: i s

19、0S3: c s 0S4: s c 0S5: c s 0S6: c s 0.参考答案：id248总共12字节，按4字节边界对齐cd467总共8字节，按4字节边界对齐id248总共12字节，按4字节边界对齐6总共8字节，按2字节边界对齐ide481216总共24字节，按4字节边界对齐(Linux下double型按4字节对齐)d3640总共44字节，按4字节边界对齐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:cdisplgv08162024283240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

20、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：structdoubled;longlongg；inti;char*p;longl;void*v;shorts;charc;test;dgiplvsc08162024283234结构总大小为34+6=40字节。.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0 x14,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

21、内容，此时，Resp=0 xbffc07f0-4=0 xbffc07ec,故buf数组首地址为Rebp-0 x14=Resp-0 x14=0 xbffc07ec-0 x14=0 xbffc07d8。08413938EBPf飞736353433323130464544434241393813736353433323130ESP bf fc 07 d8b)执行第10行后的栈返回P的地址EBP在P中旧值被调用者保卜存寄存器在J P中的旧值buf7 bu肥 buf0gets入口参数(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0 x80485c8,发生段错误是因为执行getline的ret指令时得到的返回地址为0 x8413938,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EBXESI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。getline的C代码中ma