20155212 ch02 课下作业

20155212 ch02 课下作业

T1

• 题目

  参考附图代码，编写一个程序 “week0601学号.c",判断一下你的电脑是大端还是小端
  
  

• 相关知识

  • 小端法：最低有效字节在最前面
  • 大端法：最高字节在最前面

• 思路

  • 将参数的指针强制类型转换为unsigned char *代码利用强制转换类型告诉机器，程序应该把这个指针看成指向一个字节序列，而不是指向一个原始数据类型的对象。然后这个指针会被看成是对象使用的最低字节地址。

• 代码

#include <stdio.h>

typedef unsigned char *byte_pointer;

void show_bytes(byte_pointer start, size_t len) {
	size_t i;
	for(i=0; i<len; i++)
		printf(" %.2x", start[i]);
	printf("\n");
}

void show_int(int x) {
	show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(int));20155212 ch02 课下作业
}

void show_float(float x) {
	show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(float));
}

void show_pointer(void  *x) {
	show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(void *));
}

void test_show_bytes(int val) {
	int ival=val;
	float fval=(float)ival;
	int *pval=&ival;
	show_int(ival);
	show_float(fval);
	show_pointer(pval);
}

void main() {
	int val;
	scanf("%d", &val);
	test_show_bytes(val);
}

• 运行结果
  
  

• 结果分析

  参数12345的十六进制表示应该是0x00003039，但是实际显示最低有效字节0x39最先输出，说明这是小端机器。

T2

• 题目
  1. 调用附图代码，编写一个程序 “week0602学号.c",用show_int(), show_float()打印一下你的4位学号，参考教材P33打印出匹配的位序列
     
     
  2. 参考教材p82,给出出匹配的位序列的推导过程
• 相关知识
  • 如何输出位序列。（代码如下）

int i, j;
for(i=0; i<11; i++)
	printf(" ");
for(i=0; i<len; i++){
	for(j=0; j<8; j++){
		printf("%d", (start[i]>>j) & 0x1);
	}
}
printf("\n");

- IEEE浮点表示

• 代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef unsigned char *byte_pointer;

void show_bytes(byte_pointer start, size_t len) {
	size_t i;
	for(i=0; i<len; i++)
		printf(" %.2x", start[i]);
	printf("\n");
}

void show_int(int x) {
	size_t len=sizeof(int);
	show_bytes((byte_pointer) &x, len);
	byte_pointer start=(byte_pointer) &x;
	int i, j;
	for(i=0; i<11; i++)
		printf(" ");
	for(i=0; i<len; i++){
		for(j=0; j<8; j++){
			printf("%d", (start[i]>>j) & 0x1);
		}
	}
	printf("\n");
}

void show_float(float x) {
	size_t len=sizeof(float);
	show_bytes((byte_pointer) &x, len);
	byte_pointer start=(byte_pointer) &x;
	int i, j;
	for(i=0; i<len; i++){
		for(j=0; j<8; j++){
			printf("%d", (start[i]>>j) & 0x1);
		}
	}
	printf("\n");
}

void show_pointer(void  *x) {
	show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(void *));
}

void test_show_bytes(int val) {
	int ival=val;
	float fval=(float)ival;
	int *pval=&ival;
	show_int(ival);
	int i;
	for(i=0;i<11;i++){
		printf(" ");
	}
	for(i=0;i<13;i++)
		printf("*");
	printf("\n");
	show_float(fval);
}

void main() {
	int val;
	scanf("%d", &val);
	test_show_bytes(val);
}

• 运行结果
  
  

• 推导

  5212具有二进制表示[1010001011100]，将二进制小数点左移13位，得到规格化表示1.010001011100 x 2^13。为了用IEEE单精度形式编码，舍弃开头的1，并在末尾增加10个0，来构造小数字段，得到二进制表示[10100010111000000000000]。为了构造阶码字段，用13加上偏置量127，得到140，其二进制表示为[10001100],加上符号位0，即可得到二进制的浮点表示[01000101101000101110000000000000]。

T3

• 题目

  1. 编写一个程序 “week0603学号.c",运行下面代码：

     1  short int v = -学号后四位
     2  unsigned short uv = (unsigned short) v
     3  printf("v = %d,  uv = %u\n "， v, uv);
     

  2. 在第三行设置断点用gdb调试，用p /x v; p /x uv 查看变量的值，提交调试结果截图，要全屏，要包含自己的学号信息

  3. 分析p /x v; p /x uv 与程序运行结果的不同和联系

• 相关知识

  • 有符号和无符号数之间的转换
    • C语言允许在各种不同的数字数据类型之间做强制类型转换。
    • 强制类型转换的结果保持位值不变，只是改变了解释这些位的方式。
  • gdb调试
    • b (line number)：设置行断点
    • run：运行
    • p：print
    • /x：十六进制

• 代码

#include<stdio.h>

void main(){
	short int v = -5212;
	unsigned short uv = (unsigned short) v;
	printf("v = %d,  uv = %u\n ", v, uv);
}

• 运行结果
  
  

• 分析

  数值可能会改变，但是位模式不变

P97 2.96

• 题目
  
  
• 相关知识
  
  - IEEE浮点表示
  
  
• 代码

#include <stdio.h>

typedef unsigned float_bits;

int float_f2i(float_bits f){
    unsigned sign, exp, frac, last_bit;
    int i;
    sign = f >> 31;
    exp = (f >> 23) & 0xff;
    frac = f & 0x7fffff;
    if (exp == 158 && frac == 0 && sign == 1)
        i = 0x80000000;
    else if (exp > 157 || exp == 0xff)
        i = 0x80000000;
    else if (exp < 126)
        i = 0;
    else{
        exp -= 127;
        frac |= 0x800000;
        if (exp > 23){
            exp -= 23;
            frac <<= exp;
        }else if (exp < 23){
            exp = 23 - exp;
            frac >>= exp;
        }
        if (sign == 1)
            i = (~frac) + 1;
        else
            i = frac;
    }
    return i;
}
void main(){
	float f;
    unsigned i;
    int j, k;

    for (i = 0x3fbfff70U; i <= 0xffffffffU; i++)
    {
        f = *(float *)&i;
        j = (int)f;
        k = float_f2i(i);
        printf("原值：%f \t 机器运算：%d \t 函数运算：%d\n", f, j, k);
    }
}

• 运行结果
  
  

P97 2.97

• 题目
  
  
• 代码

#include <stdio.h>

typedef unsigned float_bits;
typedef unsigned char *byte_pointer;

void show_bytes(byte_pointer start, size_t len) {
	size_t i;
	for(i=0; i<len; i++)
		printf(" %.2x", start[i]);
	printf("\t");
}

float_bits float_i2f(int x) {
	unsigned shiftLeft=0;
	unsigned afterShift, tmp, flag;
	unsigned absX=x;
    unsigned sign=0;
    if (x==0)
    	return 0;
    if (x<0){
        sign=0x80000000;
        absX=-x;
    }
    afterShift=absX;
    while (1){
    	tmp=afterShift;
    	afterShift<<=1;
    	shiftLeft++;
		if (tmp & 0x80000000)
			break;
    }
    if ((afterShift & 0x01ff)>0x0100)
		flag=1;
    else if ((afterShift & 0x03ff)==0x0300)
		flag=1;
    else
		flag=0;
	return sign+(afterShift>>9)+((159-shiftLeft)<<23)+flag;
}

void main(){
    int x;
    unsigned i,k;
    float j;

    for (i = 0x3fbfff70U; i <= 0xffffffffU; i++){
        x = *(int *)&i;
        printf("原值：");
        show_bytes((byte_pointer) &x, sizeof(int));
        j=(float)i;
        printf("机器运算：");
        show_bytes((byte_pointer) &j, sizeof(float));
        k=float_i2f(i);
        printf("函数运算：");
        show_bytes((byte_pointer) &k, sizeof(unsigned));
        printf("\n");
    }
}

• 运行结果