计算机系统第三章答案

1、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 OxFF，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

2、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3.12题5用表src_typedst_type机器级表示charintmovsbl %al, (%edx)intcharmovb %al, (%edx)intunsignedmovl %eax, (%edx)shortintmovswl %ax, (%edx)unsigned charunsignedmovzbl %al, (%edx)charunsignedmovsbl %al, (%edx)intintmovl %eax, (%edx)6 参考答案:Rebp+8、Rebp+12、(1) xptr、ypt

3、r和zptr对应实参所存放的存储单元地址分别为:Rebp+16。(2) 函数func的C语言代码如下：void fun c(i nt *xptr, i nt *yptr, i nt *zptr) int tempx=*xptr;int tempy=*yptr;int tempz=*zptr;*yptr=tempx; *zptr = tempy; *xptr = tempz;可编辑7.参考答案：(1) Redx=x(2) Redx=x+y+4(3) Redx=x+8*y(4) Redx=y+2*x+12(5) Redx=4*y(6) Redx=x+y8参考答案：(1)指令功能为：RedxRedx

4、+MReax00O0OO8O+MOx8O493OO，寄存器 EDX 中内容改变。改变后的内容为以下运算的结果：00000080H+FFFFFFF0H0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000+ 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 00001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 0000因此，EDX中的内容改变为 0x00000070。根据表3.5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：Recx J RMR9ax+Reb

5、x=0x00000010+M0x8049400,寄存器 ECX 中内容改变。 改变后的内容为以下运算的结果：00000010H-80000008H0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000+ 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 10000 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000因此，ECX中的内容改为 0x8000000&根据表3.5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 J RJx or MR

6、eax+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：0x0100 or M0x8049384=0100H or FF00H0000 0001 0000 0000or 1111 1111 0000 00001111 1111 0000 0000因此，BX中的内容改为0xFF00。由3.3.3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：Rdl and 0x801000 0000and 1000 00001000 0000由3.3.3节可知，

7、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 J MReax+Redx*32,即存储单元 0x8049380中的内容改变为以下运算的结 果：M0x8049380*32=0x908f12a8*32,也即只要将 0x908f12a8左移5位即可得到结果。1001 0000 1000 1111 0001 0010 1010 10005=0001 0001 1110 0010 0101 0101 0000 0000因此，指令执行后，单元0x8049380中的内容改变为0x11e25500b显然，这个结果是溢出的

8、。但是，根据表3.5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：Rcx J Rcx-1，即CX寄存器的内容减一。0000 0000 0001 0000+ 1111 1111 1111 11111 0000 0000 0000 1111因此，指令执行后 CX中的内容从0x0010变为OxOOOF。由表3.5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：movl 12(%ebp), %ecx Recx JMRebp+12，将 y 送 ECX sail $8, %ecxRecx JRecx=0，则转.L1执

9、行7addb%dl, (%eax)/MReax MIReax+Rdl，即 *p+=x8丄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3.22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：1void comp(char x, int *p)23if (p!=0)4if (x0)5*p += x;613参

10、考答案:1 int fun c(i nt x, int y)2 3 int z = x*y;4 if (xx)6 z=x+y;7 else8 z=x_y ;9 else if ( x=16 )10 z =x &y ;11 return 乙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。1 movw8(%ebp), %bx Rbx fRebp+8，将 x 送BX2 movw12(%ebp), %si Rsi fRebp+12，将 y 送SI3 movw16(%ebp), %cx/Rcx fRebp+16，将 k 送 CX4 丄1:5movw%s

11、i, %dxRdx MRsi，将 y 送 DX6movw%dx, %axRax MRdx,将 y送 AX7sarw$15, %dxRdx jRdx15，将y的符号扩展16位送DX8idiv%cxRdx Rdx-ax+ Rcx啲余数，将 y%k 送 DXRax Rdx-ax+ Rcx的商，将 y/k 送 AX9imulw%dx, %bxRbx Rbx*Rdx，将 x*(y%k)送 BX10decw%cxRcx Rcx-1，将 k-1 送 CX11testw%cx, %cxRcx a nd Rcx，得 OF=CF=0，负数则 SF=1,零则 ZF=112jle丄2/若k小于等于0,则转丄213cm

12、pw%cx, %siRsi - Rcx，将y与k相减得到各标志14jg丄1/若y大于k,则转丄115丄2:16movswl%bx, %eax/ Reax Rbx，将 x*(y%k)送 AX(2)被调用者保存寄存器有BX、SI,调用者保存寄存器有 AX、CX和DX。在该函数过程体前面的准备阶段，被调用者保存的寄存器EBX和ESI必须保存到栈中。(3)因为执行第8行除法指令前必须先将被除数扩展为32位，而这里是带符号数除法，因此，采用算术右移以扩展16位符号，放在高16位的DX中，低16位在AX中。15参考答案：1int f1( un sig ned x)23int y = 0 ;4while (

13、x!=0) 5y A=x;6x=1;78return y&0x1;9函数f1 的功能返回：(x A x1 A x2 A.)& 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 25行指令知，当x+37时转标号丄7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丄7x+3=1丄2x+3=2丄2x+3=3丄3x+3=4丄4x+3=5丄5x+3=6丄7x+3=7丄6由此可知,switch (x)中省略的处理部分结构如下：case -2:case -1:/丄2标号处指令序列对应的语

14、句break;case 0:/丄3标号处指令序列对应的语句break;case 1:./丄4标号处指令序列对应的语句break;case 2:/丄5标号处指令序列对应的语句break;case 4:/丄6标号处指令序列对应的语句break;default:/丄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unsigned short型，根据第6行指令可知，test的返回参数类型为 unsigned int。因此，test的原型为： un sig ned int test（cha

15、r a, un sig ned short b, un sig ned short c, short *p）;18参考答案：每次执行pushl指令后，Resp=Resp-4，因此，第2行指令执行后 Resp=0xbc00001a（1） 执行第3行指令后，Rebp=Resp=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，Resp=0xbc00001a 执行第 4 行指令后 Resp= Resp-40

16、=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 Resp=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 Rebp-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 Rebp-4=0xbc000018。故x和y所在的地址分别为 0xbc000018 和

17、 0xbc000014（4） 执行第10行指令后，funct栈帧的地址范围及其内容如下：0xbc00001c0xbc0000300xbc000018x=150xbc000014y=200xbc0000100xbc00000c0xbc0000080xbc0000040xbc0000000xbbfffffc0xbc0000140xbbfffff80xbc0000180xbbfffff40x804c0000xbbfffff0从scanf返回的地址4 EBP* ESP栈帧底部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则转丄2,否则继续执行第 510行指令。根据 第5、

18、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：1 int refunc(un sig ned x) 2 if (x=0)3 return 0;4 un sig ned nx =x1;5 int rv = refunc(nx);6 return (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long double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char A101

19、10&A0&A0+ iint B1004400& B0&B0+4 ishort *C5420& C0&C0+4 ishort *D6424& D0&D0+4 ilong double E1012120& E0&E0+12 ilong double *F10440& F0&F0+4 i21 参考答案:表达式类型值汇编代码Sshort *Asleal (%edx), %eaxS+ishort *As+2*ileal (%edx, %ecx, 2), %eaxSishortMAs+2*imovw (%edx, %ecx, 2), %ax& S10short *As+20leal 20(%edx),

20、%eax& Si+2short *As+2*i+4leal 4(%edx, %ecx, 2), %eax& Si-Sint(As+2* i-As)/2= imovl %ecx, %eaxS4*i+4shortMAs+2*(4*i+4)movw 8(%edx, %ecx, 8), %ax*(S+i-2)shortMAs+2*( i-2)movw -4(%edx, %ecx, 2), %ax22. 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。23. 参考答案：执

21、行第11行指令后，aijk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：1 void trans_matrix(int aMM) 2 int i, j, t, *p;3 in t c=(M2);3for (i=0; i M; i+) 4p=&a0i；5for (j = 0; j s.x =n p-s

22、.y;n p-p =&(n p_s.x);np_n ext= np ;26 参考答案：表达式EXPRTYPE类型汇编指令序列uptr-s1.xintmovl (%eax), %eax movl %eax, (%edx)uptr-s1.yshortmovw 4(%eax), %ax movw %ax, (%edx)& uptr-s1.zshort *leal 6(%eax), %eax movw %eax, (%edx)uptr-s2.ashort *movl %eax, (%edx)uptr-s2.auptr-s2.bshortmovl 4(%eax), %ecxmovl (%eax, %ec

23、x, 2), %eaxmovl %eax, (%edx)*uptr-s2.pcharmovl 8(%eax), %eax movb (%eax), %al movb %al, (%edx)27 参考答案：(1)S1:scid0248总共12字节，按4字节边界对齐(2)S2:iscd0467总共8字节，按4字节边界对齐(3)S3:csid0248总共12字节，按4字节边界对齐(4)S4:sc06总共8字节，按2字节边界对齐(5)S5:cside0481216 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:csd03640总共44字节，按4字节边界对齐28 参

24、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：cdispIgv08162024283240结构总大小为48字节，因为其中的d和g必须是按即44+4=48字节。变量长度按照从大到小顺序排列， 义如下：struct doublelong longintcharlongvoidshort char test;dgip0816 2029 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

25、的内 容应等于执行完getli ne中第2行指令(push %ebp)后ESP的内容，此时，Resp= =0xbffc07f0-4=0xbffc07ec，故 buf 数组首地址为 Rebp-0x14= Resp-0x14=0xbffc07ec-0x14=0xbffc07d88字节边界对齐，所以，必须在末尾再加上 4个字节, 可以使得结构所占空间最小， 因此调整顺序后的结构定l2408 04 85 c8bf fc 08 0000 00 00 0800 00 00 1000 00 00 05d；g；i；*p；I；*v ；s;c；vsc28 32 34结构总大小为返回P的地址EBP在P中旧值被调用者

26、保 存寄存器在 P中的旧值buf7 buf4buf3 buf0a)执行第7行后的栈34+6=40 字节。EBP fESP f08 41 39 3837 36 35 3433 32 31 3046 45 44 4342 41 39 3837 36 35 3433 32 31 30bf fc 07 d8返回P的地址EBP在P中旧值被调用者保存寄存器在 P中的旧值buf7 buf4buf3 buf0gets入口参数b)执行第10行后的栈(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

27、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( segme ntation fault)。(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： viod abc(int c,

28、long *a, int *b); viod abc(unsigned c, long *a, int *b); viod abc(long c, long *a, int *b); viod abc(unsigned long c, 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Redi(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

29、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：1movl 8(%ebp), %edx/Redx flRebp+8，将 x 送 EDX2movl 12(%ebp), %ecx/Recx fRebp+12，将 k 送 ECX3movl $255, %esi/Resi 255，将 255 送 ESI4movl $-2147483648, %ed/Redi 2147483648,将 0x80000000送 EDI5丄3:6movl %edi, %eax/Reax Redi,将 i 送 EAX7andl%edx, %eax/Reax Reax and Redx,将 i and x 送 EAX8xorl%eax, %esi/Resi Resi xor Reax,将 val xor (i and x)送 ESI9movl %ecx, %ebx/Rebx Recx,将 k 送 ECX10shrl%bl, %edi/Redi Redi Rbl，将 i 逻辑右移 k 位送 EDI11testl%edi, %edi12jne丄3/若Redi工0,则转丄313movl %esi, %eax/Re