深入理解計算機系統----讀書筆記

第二部分

?? 信息的表示和處理

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信息存儲：

?? 二進制（0101001）， 八進制，十六進制（0x32FD）

? 字（word size）指明整數和指針數據的標稱大小（normal size），對于w位的機器而言，虛擬地址范圍0-2^w-1，

如32位機器最大尋址為4GB，無符號整數表示0-42億

? 數據大小 根據數據類型（int float bool等）

? 尋址和字節順序 大端小端的問題（兩種表示方法，在網絡通訊的時候可能會產生問題，需要注意）

大端：最高有效位字節在前面

小端：最低有效位字節在前面

下圖所示為小端表示機器顯示結果（-12345的補碼表示 0xCFC7）

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布爾代數和布爾環

當考慮長度為w的位向量上的^,&和~運算時，會得到一種不同的數學形式，我們稱之為布爾環（ Boolean ring）

布爾環與整數運算有很多相同的屬性。 如 整數運算的一個屬性是每個值x都有一個加法逆元（additive inverse）-x

使得x+(-x) = 0。? 布爾環的的“加法”是^（異或），即 a^a = 0;

因此 （a^b）^a= b? 固有一下的代碼：

void inplace_swap(int* x, int* y){*y = *x ^ *y; // x =x , y = x ^ y    *x = *x ^ *y; //x  = x ^(x^y) = y, y = x ^ y*y = *x ^ *y; //y = y ^ (x ^ y) = x ,
}

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以下代碼可能會出現的問題：數組個數為奇數時，中間一位的數字變為0，奇數時正常逆序

void reverse_array(int a[],int cnt){int first, last;for(first = 0,last = cnt - 1; first <= last; first++,last--)inplace_swap(&a[first],&a[last]);        
}

原因： 因為奇數時中間一位 調用inplace_swap()函數，a^a = 0;

修改方法： 1、在inplace_swap（）前加上 if( first != last)判斷, （ps： 后來看答案是 first< last,這種改法更合理）

??????????????? 2、修改inplace_swap（）函數

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C語言中的移位運算:

邏輯右移：在左端補k個0

算術右移：在左端補k個最高有效位的值（最有符號數據的運算非常有用）

? 小結：? 無符號數邏輯右移和算術右移的位表示是一樣的，

???????????? 有符號數則不一樣（有符號數采用補碼表示），幾乎所有的編譯器/機器組合都對有符號數采用算術右移，程序員都??? 假設是機器會使用算術右移。

ps： 左移 =* 2n? 右移? =/2n

????? 移位運算優先級較低，低于加減? 如果不清楚就增加括號，? 如 1 << 2 + 3 <<? 4 實際意義： 1 << 5 << 4

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有符號數與無符號數之間的轉換：

?????? Ps： 一般機器有符號數都用補碼表示（但不是標準和原則）

要點：

?? 1、C語言運行無符號數和有符號數轉換，轉換的原則是位表示保持不變

?? 2、將無符號數擴展成更大的數據類型，在表示的開頭加0，稱為零擴展

?? 3、將一個數的補碼轉換為一個更大的數據類型可以執行符號擴展，添加最高有效位的值的副本

//數據轉換 擴展short sx = -12345;unsigned short usx = sx; //53191int x = sx;unsigned int ux = usx;printf("sx = %d\t",sx);show_bytes((byte_pointer)&sx,sizeof(short));printf("usx = %u\t",usx);show_bytes((byte_pointer)&usx,sizeof(unsigned short));printf("x = %d\t",x);show_bytes((byte_pointer)&x,sizeof(int));printf("ux = %u\t",ux);show_bytes((byte_pointer)&ux,sizeof(unsigned));

結果如下：