第二章信息的表示和处理

2.1.3 对强制类型转换访问和打印不同程序对象的字节表示的代码的理解

#include<stdio.h>
typedef unsigned char *byte_pointer;
void show_bytes(byte_pointer start, size_t len) {
    size_t i;
    for(i=0;i<len;i++) 
        printf("%.2x",start[i]);
    printf("\n");
}
void show_int(int x) {
    show_bytes((byte_pointer) &x,sizeof(int));
}
void show_float(float x) {
    show_bytes((byte_pointer) &x,sizeof(float));
}
void show_pointer(void *x) {
    show_bytes((byte_pointer) &x,sizeof(void *));
}
void test_show_bytes(int val) {
    int ival = val;
    float fval = (float) ival;
    int *pval = &ival;
    show_int(ival);
    show_float(fval);
    show_pointer(pval);
}
int main() {
    test_show_bytes(12345);		//12345.0
    return 0;
}

对于show_int(12345)，show_int()函数接受的参数12345为int型，4B大小，在该函数内部调用show_bytes()，第一个参数会传入12345所在的存储地址(&x)，并将该地址参数强制类型转换为byte_pointer型，这表明当执行show_bytes()内部的printf()时，不再以int型作为单位访问，而是以unsigned char为单位访问x所在存储单元中的数据，由于12345是以int型传入show_int()中的，所以会for循环四次访问x所在存储单元中的数据。也就是说，存储12345的x地址传入show_bytes()后仍旧是原地址，只不过在show_bytes()中访问时只能一个字节一个字节的进行访问，因为unsigned char类型大小为1B
对于show_pointer(pval)，show_pointer中传入的是12345所在存储单元的地址pval，在其内部传入show_bytes()中的第一个参数为指针的地址，即pval变量自身的地址，而不是pval所指向的地址，所以show_bytes()中会按unsigned char类型输出pval变量所存储的数据，循环次数为该指针的大小

2.1.7 练习题2.11 两数互换问题

原文前面讨论了利用异或交换两数的方法，但是对于下面的函数，运行结果有bug

#include<stdio.h>
void funSwap(int *x,int *y) {
    *y = *x^*y;
    *x = *x^*y;
    *y = *x^*y;
}
void reverse_array(int a[],int cnt) {
    int first,last;
    for(first=0,last=cnt-1;first<=last;first++,last--) 
        funSwap(&a[first],&a[last]);
}
int main() {
    int a[5] = {1,2,3,2,5};
    reverse_array(a,5);
    for(int i=0;i<5;i++) 
    printf("%d ",a[i]);
    return 0;
}

之所以数组的长度为2k+1时，第k+1个数为0，原因在于在最后一次for循环时，first和last均指向a[k]，此时inplace_swap中的x和y指向了同一个地址, x = y。运行时第一个式子 y = x ^ x = 0，第二个式子 x = 0^0 = 0，第三个式子 y = 0^0=0。为了避免first和last指向同一个数，可以去掉 ‘=’。

2.3.1 练习题2.27 判断溢出

依据原文上面中的推导过程，当 $s<x$ 或 $s<y$ 时发生溢出，所以

int uadd_ok(unsigned x,unsigned y) {
    unsigned s = x+y;
    return s>=x;	//不溢出返回1
}

2.3.2 练习题2.31 我没笑~

/* WARNING: This code is buggy */
int tadd_ok(int x,int y) {
    int sum = x+y;
    return (sum-x==y) && (sum-y==x);
}

这题给人一种表面上的正确，但是实际是错误的。

由于 有符号整数溢出的行为 自然表现为模运算，所以：

当x+y不溢出时，函数返回正确结果
当x+y正溢出时，该数会截断为后32位，即sum = x+y-2^32^，所以

sum - x = x + y - 2^32^ - x = y - 2^32^ = ( y - 2^32^ ) % 2^32^ = y

sum - y = x + y - 2^32^ - y = x - 2^32^ = ( x - 2^32^ ) % 2^32^ = x

所以( sum - x == y ) && ( sum - y == x ) 恒成立
当x+y负溢出时，sum = x+y+2^32^，所以

sum - x = x + y + 2^32^ - x = y + 2^32^ = ( y + 2^32^ ) % 2^32^ = y

sum -y = x + y + 2^32^ - y = x + 2^32^ = ( x + 2^32^ ) % 2^32^ = x

也是恒成立的

所以上述代码无论是否溢出，都恒成立，所以有问题。

2.3.2 练习题2.32 tsub_ok溢出问题

有一个特殊情况需要特别讨论，即y = -2^31^时,因为-y=-2^31^

x>0时，不妨设x = 1，则x - y真值为1+2^31^,真值发生了溢出，但是在tadd_ok()中，

x>0，y<0，返回的是1即没有溢出。
x<0时，不妨设x = -1，则x - y真值为-1+2^31^,真值没有溢出，但是在tadd_ok()中，

x<0，y<0，x+y = [1111……1111] + [1000……0000]="[0111……1111]">0，所以返回的是0即发生了溢出

所以需要在tsub_ok()单独处理这种情况

int tsub_ok(int x, int y) {
    if (y < 0 && -y < 0) {	/* y是否为最小负数 */
        return x < 0;
    }
    return tadd_ok(x, -y);
}

2025-01-10 20:20:33 # CSAPP

第二章 信息的表示和处理