深入理解计算机系统：第一章的家庭作业

2.42 编写一个c表达式，生成一个字，由x的最低有效字节和y中剩下的字节组成。对于对于运算数 x = 0x89ABCDEF 和 y = 0x76543210，生成的结果是0x765432EF

答：分析一下，

　　a>. 这道题目主要考的是咱们逻辑运算的使用，首先咱们来回顾一下都有哪些逻辑运算：

　　　　按位与（&）：(双目运算)相同位均为1，结果为1，否则结果为0

　　　　按位或（|）：(双目运算)相同位有一个是1的结果为1，否则结果为0

　　　　按位异或（^）：(双目运算)相同位值相同的结果为0，否则为1

　　　　按位取反（~）：这是单目运算，有效位值是1的，结果为0，值为0的结果为1

　　　　还有其他的几个运算：什么同一运算、位移运算(左移位运算<<；右移位运算>> 又分为正数和负数，正数跟左移位运算一样，负数就分为逻辑运算补0，算术运算补1的区别)

　　b>. 从结果来看0x765432EF的前三位是y的前三位0x76543200，最后一位是x的最后一位0x000000EF，能否通过逻辑运算来分别得到呢？

　　　　0x76543200：y1 =  y & 0xffffff00 == 0x76543210 & 0xffffff00 = 0x76543200

　　　　0x000000EF：x1 = x & 0x000000ff == 0x89ABCDEF & 0x000000ff = 0x000000EF

　　　　最后两个结果(y1 + x1 或者使用按位或运算 x1 | y1两种方式都行)代码如下：　　

#include <stdio.h>
int main(void)
{
        int x, y;
        int x1, y1, r1;
        printf("Please is a x and y:  ");
        scanf("%x %x", &x, &y);
        printf("x = %.8x and y = %.8x\n", x, y);
        x1 = x & 0x000000ff;
        y1 = y & 0xffffff00;
        //r1 = x1 + y1;//这种是相加的方法
        r1 = x1 | y1;//这种还是使用了逻辑运算按位或运算，相同位值有1的结果为1，不然结果为0
        printf("x1 = %.8x and y1 = %.8x and r1 = %.8x\n", x1, y1, r1);
        return 0;
}

2.43 只用位级和逻辑运算，编写出c表达式，在下列描述情况下产生1，而其他情况下得到0，你的代码应该能在所以字长的机器上运行，加上x是正数：

　　A. X的任何位都等于1　　　　B. x的任何位都等于0　　　　C. x的最低有效字节中的位都等于1　　　　D. X的最低有效位的字节都等于0

答：位级和逻辑运算在上一题中已经回顾，分析以下四种情况：

　　A. X的任何位都等于1：这个可以使用 按位或（|）运算来实现，比如x = 0x00000001 ===> x | 0xffffffff = 0xffffffff，或者使用取反再按位异或 ~x ^ x或者取反再按位或~x | x

　　B. X的任何位都等于0：使用按位异或，相同位0，反之为1，x ^ x

　　C. X的最低有效位字节位都为1：使用按位或运算或者算术右移运算

　　D. X的最低有效位字节位都为0：左移运算或者按位与运算

2.44 编写一个函数is_shifts_are_arithmetic()，使得这个函数在对整数使用算术右移的机器上运行时生成1，而其他情况下生成0，你的代码用该可以运行在任何字长的机器上。在几种机器上测试你的代码，编写并测试过程unsigned_shifts_are_arithmetic（），该过程确定对无符号整数使用的位移形式。

答：分析一下：这道题主要考咱们位移运算：左位移、右位移（正数与左位移一样，负数分为逻辑运算补0、算术运算补1）

　　第一种情况：算术右移的机器上边，通过算术右移得到结果1，设想一下算术右移，左边补齐有效位的是1，那么这时候该怎么办呢？1 = 0 + 1这个表达式熟悉吗？对，就是二进制补码，设想一下，神马情况下通过右移，能得到0呢？算术右移补的是1，那么假设咱们先右移sizeof(int)位，得到的结果必然是所有的有效位都为1，怎么转换成0呢？？？？有人想到取反，那你最后怎么加上1呢？？那就是给右移后的数添加负号，仔细想一下，当所有有效位都是1的时候，添加一下负号，那结果会是什么？？？咱们来计算一下它x的补码（补码 = ~x +1），那么结果就是我们想要的

 

　　第二种情况：逻辑右移的机器上边，通过逻辑右移得到结果0，设想一下，什么情况下右移的结果会是0，很明显是当你右移到所有有效位都是0的时候，结果就为0了

　　　　　　　　基于上边的分析，什么情况下右移到整数结果全部为0呢？？只有当右移sizeof(int)位，才能得到全为0（右移，逻辑运算，左边补0，右移几位截取掉几位，直到所有有效位都为0为止），由于程序需要通用，所有得到所有有效位全为0的数x，添加负号变成-x，咱们来计算它的补码，-x = ~x + 1 = 0（比如是4位 -x = -0000 = 1111 + 1 = 10000，保留4位有效数字，最高位截取掉后，剩余有效位是0000）

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