csapp深入理解计算机系统（第二版）第三章家庭作业答案

在计算机系统中，机器语言是一种与机器硬件直接交互的低级语言。是计算机硬件指令集的实现方式之一。在《深入理解计算机系统》这本书中，第三章主要介绍了机器语言的相关内容，以及如何使用汇编语言编写基本的程序。为了帮助读者更好地理解和掌握这些概念，本文将针对该章的部分习题进行详细的解答。

第一道题

这道题要求我们熟悉并理解不同数据类型的字节大小，以及如何将它们的值以十六进制形式表示出来。

根据本章的内容，单精度浮点数的字节大小为4字节，双精度浮点数的字节大小为8字节。用以下的C语言代码可以获取到它们在内存中的地址并将它们的值以十六进制形式输出：

#include <stdio.h>

int main()
{
    float f = 3.14;
    double d = 3.14;
    printf("float f: %p - 0x%x\n", (void*)&f, *(unsigned int*)&f);
    printf("double d: %p - 0x%lx\n", (void*)&d, *(unsigned long*)&d);
    return 0;
}

执行程序后得到以下输出：

float f: 0x7fff56a6fa54 - 0x4048f5c3
double d: 0x7fff56a6fa48 - 0x40091eb851eb851f

我们可以看到float类型的值为0x4048f5c3，double类型的值为0x40091eb851eb851f。需要注意的是，这些值以十六进制形式表示，根据不同类型使用的字节数和存储顺序而定。

第二道题

这道题需要掌握汇编语言中的常见寻址模式，包括间接寻址、基地址寻址和相对寻址等。下面是我使用汇编代码回答该问题。

# 计算 *(%rdx, %rax, 4) + (%rcx)
addl (%rdx, %rax, 4), %ecx

这条汇编代码的作用是将地址“%rdx + %rax * 4”中的32位值加上%rcx中的32位值，并将结果保存在%ecx中。其中，“%rdx + %rax * 4”表示相对寻址模式中的基地址寻址模式，表示指针加上一个偏移量的内存地址。由于这道题中的偏移量是4，因此需要将%rax乘以4来得到真正的偏移量。

第三道题

这道题是一个非常实用的练习，要求我们读懂一个简单的C语言程序并对其进行分析。

long loop(long x, int n)
{
    long result = 0;
    long mask;
    for(mask = n; mask != 0; mask = mask << (x & 0xFF))
    {
        result |= x & mask;
    }
    return result;
}

该函数的作用是将x中每个位取反并且移动从最低有效位开始的n位。下面是我的分析步骤：

首先我们需要知道x & mask的含义，它表示将x和mask的每一位进行按位与运算，得到的结果就是x的低n位数字。
接着对于每轮循环，将结果写入到result变量中，也就是说每次循环result变量的值都会发生变化。
该函数中的mask变量起到很重要的作用，它和x进行按位并运算后得到x的低n位数字，之后还要左移x & 0xFF位，这个值就是取x的最低8位数字。
当mask==0时，循环结束，最后的结果就是将x的每个位取反并且移动了n位后的结果。