2019-2020-1 20175316 《信息安全系统设计基础》第1-2周学习总结

2019-2020-1 20175316 《信息安全系统设计基础》第1-2周学习总结

教材学习内容总结

第一周

GCC编译：

• 预处理：gcc –E hello.c –o hello.i;gcc –E调用cpp
• 编 译：gcc –S hello.i –o hello.s;gcc –S调用ccl
• 汇 编：gcc –c hello.s –o hello.o;gcc -c 调用as
• 链 接：gcc hello.o –o hello ;gcc -o 调用ld
• 带head.h的头文件编译：需要使用"-I + 头文件路径"
  例：gcc -I include src/*.c -o bin/xx

  注意使用GCC编译时要加“-g”参数

GDB基本命令

• gdb programm(启动GDB)

• b 设断点（要会设4种断点：行断点、函数断点、条件断点、临时断点）

• run 开始运行程序

• bt 打印函数调用堆栈

• p 查看变量值

• c 从当前断点继续运行到下一个断点

• n 单步运行

• s 单步运行

• quit 退出GDB

• 大写“K”可以用来查找函数的帮助信息:查看 man page,命令模式下，将光标放在函数名上，按"K"可以直接察看 man page。

• 断点调试：
  break x （x表示设置断点位置的行号）
  delete x (x表示删除断点的行号）
  list 显示带行数的代码
  start+cotinue=run 运行
  s+c=r
  watch b 观察变量b的值，变化时程序停止
  s 进入函数内部
  n 单步调试
  quit 退出gdb
  info b 查看断点信息并保存
  save breakpoint fig.dp 保存断点到fig.dp中
  gdb hello2 -x fig.dp 调试时读取保存断点文件

静态库的生成

例：
1、输入 "gcc (-g) -c -I/头文件所在路径 add.c sub.c mul.c div.c" 生成.o文件
2、输入 "ar rcvs libmath.a add.o sub.o mul.o div.o"生成静态库
3、输入 "gcc (-g) main.c -o main -I/头文件所在路径 -L. -lmath" 生成可执行文件main

注意： -I参数用来指定程序要链接的库，-I参数紧接着就是库名

-L参数跟着的是库文件所在的目录名

gcc会在静态库名前加上前缀lib，然后追加扩展名.a得到静态库文件名来查找静态库文件

动态库的生成

例：
1、输入 "gcc (-g) -fPIC -c -I/头文件所在路径 add.c sub.c mul.c div.c" 生成.o文件
2、输入 "gcc -shared -o libmath.so add.o sub.o mul.o div.o"生成动态库
3、将文件libmath.so复制到目录/usr/lib中后，再输入"gcc (-g) main.c -o main -I/头文件所在路径 -L. -lmath"生成可执行文件main

Makefile文件的书写格式：

vim Makefile
　　文件类型：由哪个文件得到
　　得到过程
　　例如：

　　main:main.o //可执行文件main是由目标文件main.o得到。
　　gcc main.o –o main //得到过程是将main.o编译成main文件。
　　main.o:main.c
　　gcc -c main.c -o main.o

　　在Makefile文件中一定要将每一个.c文件按执行顺序先编译成.o文件，再按顺序将.o文件编译成可执行文件。
　　每次编译过后会产生很多的.o文件，对于程序运行没什么太大意义，反而会占内存，所以我们也可以在Makefile文件中添加清除命令（clean），如：
.PHONY:clean 　　
　　clean： 删除所有文件类型为.o的文件
rm –rf *.o
　　编译和执行（make：编译， 。/all：执行）

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：在编译时，报错"ld returned 1 exit status"
• 问题1解决方案：在查找资料后，指示编译方式或编译指令有误。最后发现是指令中的I与小写L混淆了。
• 问题2：在做测试的时候，不会使用GDB设置断点
• 问题2解决方案：在参考linux c之gdb常用断点调试总结，学习了（条件）断点的设置和保存，以及一些简单的GDB指令。
• 问题3：GDB调试问题“No source file named file.c. Make breakpoint pending on future shared library load?”和“没有符号表被读取。请使用"file" 命令”
• 问题3解决方案：在编译的时候，没有加-g的选项，导致没有产生调试符号。
  
  
  
  
  
  

第二周

• 无符号编码基于传统的二进制表示法，表示大于或等于0的数字。补码编码是表示有符号整数最常见的方式，有符号整数是可以为正货为负的数字。浮点数编码是表示实数的科学计数法的以2为基数的版本。
• 大多数64位机器可以运行32位机器编译的程序，这是一种向后兼容。例如，当程序prog.c用如下伪指令编译gcc -m32 prog.c该程序就可以在32位或64位机器上正确运行；而该程序用gcc -m64 prog.c运行后，只能在64位机器上运行。
• 小端法：高对高，低对对；大端法：从视觉上，是这次阅读的顺序，与小端法相反。使字节顺序变得可见的三种方式：不同类型的机器之间通过网络传送二进制数据时，网络应用程序的代码编写必须遵守已建立的关于字节顺序的规则；使用反汇编器，处理整数数据的字节序列的存储字节顺序问题；当编写规避正常的类型系统的程序时。
• 逻辑运算容易与位运算相混淆，但他们的功能是完全不同的。逻辑运算认为所有非零的参数都表示true，而参数0表示false。他们返回0或1，分别表示结果为true或false。而按位运算只有在特殊情况下，也就是参数被限制为0或1时，才和与其对应的逻辑运算有相同的的行为。

位运算：
|：或  
&：与  
~：取反  
^:异或 

逻辑运算：
逻辑运算符：||（或）、&&（与）、！（非）  

• 要用C99中的“long long”类型，编译时要用gcc -std=c99
• 有符号数和无符号数之间的转换：

处理同样字长的有符号数和无符号数之间相互转换的一般规则：
数值可能会改变，但是位模式不变。

c语言允许无符号数和有符号数之间的转换。转换的原则是底层的位表示不变。

当从无符号数转换为有符号数是，效果是应用函数U2T，从有符号数转化为无符号数时，应用函数T2U，其中w表示数据类型的位数。

负数和正数相等的情况：u=2147483648 =-2147483648
（当输出分别为无符号形式和有符号形式时）

• 在负数x后加上U，可以使其转换为（2^w+x），就可以让负数等于正数
• 对于范围-2^{(w-1)≤x＜-2}(w-1)内的x，补码的非运算如下：

1.x=-2^(w-1)：补码的非为-2^(w-1)
2.x＞-2^(w-1):补码的非为-x 

• 求位级补码非的方法：

对每一位求补，再对结果加1          
建立在将位向量分为两部分的基础之上的

• 无符号乘法:

两个数x、y相乘且x、y的位数为w，则结果的位数为2w。

• 补码乘法:

同无符号乘法。 若为截断后的结果，则取结果的后w位作为计算结果。
注意：无符号运算和补码运算在“+”、“-”、“*”在位级上有相同的结果。

• IEEE浮点数表示:
  表示形式为：V = (-1)^s * M * 2^E
  符号：s决定这个数是负数(s = 1)还是正数(s = 0)，而对于数值0的符号位解释作为特殊情况处理。
  尾数：M是一个二进制小数，它的范围是1 ~ 2-ε，或者是0 ~ 1-ε。
  阶码：E的作用是对浮点数据加权，这个权重是2的E次幂（可能是负数）。
  根据阶码的值，可分为一下三种情况：

   情况一：规格化的值 （当阶码字段不全为0或全为1时）
   E = e-Bias
   Bias = 2^(k-1)-1 
   M = 1+f 

   情况二：非规格化的值 （当阶码字段全为0时）
   E = 1-Bias
   Bias = 2^(k-1)-1 
   M = f

   情况三：特殊值 （当阶码字段全为1时）
   当小数域全为0时， 当s=1时，为-∞；当s=0时，为+∞。
   当小数域不全为0时，为NaN。

• 浮点数的舍入

  有四种情况分别是：

    向偶数舍入（默认）
    向零舍入
    向下舍入
    向上舍入

• 浮点运算

   浮点加法：不满足结合性、满足单调性 

   浮点乘法：不满足结合性、满足单调性，在加法上不满足分配性

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：
  length=0时会出现存储器错误，这是因为参数length是无符号的，计算0-1将进行无符号运算，等价于模数加法，结果得到UMax。因为任何数都是小于等于UMax的，所以<=比较总是为真，代码将访问数组a的非法元素。

• 问题1解决方案：
  将length声明为int类型
  将for循环测试条件改为i>length

上周考试错题总结

• 错题1
  第一题没有做出来

其他（感悟、思考等，可选）

• 在学习本门课程的第一周，就对忘了很多的C语言进行了深入的学习。比如编译这一步骤，之前只会用codeblock等点一下就编译了，而没想过中间还需要预处理等步骤，最后还要链接可执行程序。让我有了很大的收获，尤其是刚刚学习的静态库、动态库，让我对C有了新的认识。在这之前，我对Makefile一点认识都没有，在编写Makefile时遇到了一些困难，不论是格式还是编写规则，都是十分新鲜的事物。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60