2019-2020-1 20175223 《信息安全系统设计基础》第2周学习总结

教材学习内容总结
教材学习中的问题和解决过程
[代码托管]
学习进度条
参考资料

教材学习内容总结

第一周要点：
- 要点1：TCP/IP协议族简介；
- 要点2：正则表达式基础；
- 要点4：教材第二章。
教材第二章 “信息的表示和处理” 要点：
- 要点1：信息存储：
  - 大端法与小端法；
  - 整形与浮点型对同一数值的格式；
  - 布尔代数：& , | , | , ^ ；
- 要点2：C语言中的运算：
  - 位级运算：布尔运算、掩码运算；
  - 逻辑运算：&& , || , ! ；
  - 移位运算：逻辑左移、逻辑右移（无符号数）、算数右移（有符号数）；
- 要点3：整数表示：
  - 无、有符号数编码；
  - 有符号数原码、反码表示；
  - 有、无符号数之间的转换
  - 扩展、截断数字；
- 整数运算：
- 浮点数：
  - 二进制小数；
  - 舍入；
  - 舍入；
  - 浮点运算；
  - C语言中的浮点数。

教材学习中的问题和解决过程

1. 什么是位模式？

问题回答：
计算机中所有二进制的0、1代码所组成的数字串。在位模式中，从右向左每位有一个固定的权值，相邻位之间权是一个固定的比例关系。

2. 对于有符号数和无符号数之间的转换的理解

在转换时，位模式中每一位的数值是一样的、不改变的；改变的是最高位（有符号数符号位、无符号数最高有效位）的权值。

3. 数值绝对值相同，正数与负数之间的转换(练习题 2.21)

表达式	类型	求值
-2147483647-1 == 2147483648U	( _____________________ )	( _____________________ )
-2147483647-1 < 2147483647	( _____________________ )	( _____________________ )
-2147483647-1U < 2147483647	( _____________________ )	( _____________________ )
-2147483647-1 < -2147483647	( _____________________ )	( _____________________ )
-2147483647-1U < -2147483647	( _____________________ )	( _____________________ )

问题原因分析：
-2147483647-1 值得是C语言中 TMin 的写法，不可简单写成 0x80000000 。
还是没有搞懂：数值绝对值相同的情况下，正数与负数之间的转换。
除0以外，符号位取反，数值位按位取反，再+1；即可将正数（或负数）转换为负数（或正数）。
例如：
第5个小题：-2147483647-1U 为 0x80000000 (2^31)， +2147483647 为 0x7FFFFFFF ((2^31)-1) ，-2147483647 为 0x7FFFFFFF 符号位取反(0xFFFFFFFF)，数值位按位取反(0x80000000)，再+1(==0x80000001)。由于是无符号数与有符号数之间的比较，有符号数按无符号数看，所以-2147483647-1U < -2147483647为 0x01 。
问题解决方案：

表达式	类型	求值
-2147483647-1 == 2147483648U	无符号数	0x01
-2147483647-1 < 2147483647	有符号数	0x01
-2147483647-1U < 2147483647	无符号数	0x00
-2147483647-1 < -2147483647	有符号数	0x01
-2147483647-1U < -2147483647	无符号数	0x01

4. 对于有符号数的加法溢出的疑惑

疑惑：
1 - 1 的存在溢出么？
[0001] - [0001] = [0000] 对么？
疑惑解答：
1 - 1 的存在溢出。
[0001] - [0001] = [0000] 错误。
对于无符号数而言，减法直接借位减。但对于有符号数来说，被减数为负数时，是加上该负数的补码。
这么来说的话， 1 - 1 的二进制过程为：
[0001] + [1111] = [10000] 截断4位之后为 [0000] ，此时是溢出。

运行如下实例：

# include <stdio.h>

int tadd_ok(int x, int y);

int main() {
    printf("%d\n",tadd_ok(0X00000001, 0x8FFFFFFF));
    printf("%d\n",tadd_ok(1, -1));
}

int tadd_ok(int x, int y) {
    int sum = x+y;
    int neg_over = x < 0 && y < 0 && sum >= 0;
    int pos_over = x >= 0 && y >= 0 && sum < 0;
    return !neg_over && !pos_over;
}

结果：