计算机系统第三章答案.doc

1、习 题3 参考答案：（1）后缀：w， 源：基址+比例变址+偏移， 目：寄存器（2）后缀：b， 源：寄存器， 目：基址+偏移（3）后缀：l， 源：比例变址， 目：寄存器（4）后缀：b， 源：基址， 目：寄存器（5）后缀：l， 源：立即数， 目：栈（6）后缀：l， 源：立即数， 目：寄存器（7）后缀：w， 源：寄存器， 目：寄存器（8）后缀：l， 源：基址+变址+偏移， 目：寄存器4参考答案：（1）源操作数是立即数 0xFF，需在前面加$（2）源操作数是 16 位，而长度后缀是字节b，不一致（3）目的操作数不能是立即数寻址（4）操作数位数超过 16 位，而长度后缀为 16 位的w（5）不能用 8

2、位寄存器作为目的操作数地址所在寄存器（6）源操作数寄存器与目操作数寄存器长度不一致（7）不存在 ESX 寄存器（8）源操作数地址中缺少变址寄存器5参考答案：表 3.12 题 5 用表src_type dst_type 机器级表示char int movsbl %al, (%edx) int char movb %al, (%edx)int unsigned movl %eax, (%edx)short int movswl %ax, (%edx)unsigned char unsigned movzbl %al, (%edx)char unsigned movsbl %al, (%edx)in

3、t int movl %eax, (%edx)6参考答案：（1）xptr、yptr 和 zptr 对应实参所存放的存储单元地址分别为：Rebp+8 、Rebp+12、Rebp+16。（2）函数 func 的 C 语言代码如下：void func(int *xptr, int *yptr, int *zptr)int tempx=*xptr;int tempy=*yptr;int tempz=*zptr;*yptr=tempx;*zptr = tempy;*xptr = tempz;7参考答案：（1）Redx=x（2）Redx=x+y+4（3）Redx=x+8*y（4）Redx=y+2*x+12

4、（5）Redx=4*y（6）Redx=x+y8参考答案：（1）指令功能为：RedxRedx+MReax=0x00000080+M0x8049300，寄存器 EDX 中内容改变。改变后的内容为以下运算的结果：00000080H+FFFFFFF0H0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 00001111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 00001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 0000+因此，EDX 中的内容改变为 0x00000070。根据表 3.5 可知，加法指令会影响 OF、SF、ZF 和 CF

5、 标志。OF=0，ZF=0，SF=0，CF=1 。（2）指令功能为：RecxRecx -MReax+Rebx=0x00000010+M0x8049400, 寄存器 ECX 中内容改变。改变后的内容为以下运算的结果：00000010H -80000008H0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 00000111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 10000 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000+因此，ECX 中的内容改为 0x80000008。根据表 3.5 可知，减法指令会影响 OF、SF 、ZF

6、 和 CF 标志。OF=1，ZF=0，SF=1，CF=1 0=1。（3）指令功能为：RbxRbx or MReax+Recx*8+4，寄存器 BX 中内容改变。改变后的内容为以下运算的结果：0x0100 or M0x8049384=0100H or FF00H0000 0001 0000 00001111 1111 0000 00001111 1111 0000 0000 or因此，BX 中的内容改为 0xFF00。由 3.3.3 节可知，OR 指令执行后 OF=CF=0；因为结果不为 0，故ZF=0；因为最高位为 1，故 SF=1。（4）test 指令不改变任何通用寄存器，但根据以下“与”操

7、作改变标志：Rdl and 0x801000 00001000 00001000 0000 andd由 3.3.3 节可知，TEST 指令执行后 OF=CF=0；因为结果不为 0，故 ZF=0；因为最高位为 1，故 SF=1。（5）指令功能为：MReax+RedxMReax+Redx*32，即存储单元 0x8049380 中的内容改变为以下运算的结果：M0x8049380*32=0x908f12a8*32，也即只要将 0x908f12a8 左移 5 位即可得到结果。1001 0000 1000 1111 0001 0010 1010 1000=0，则转.L1 执行7 addb %dl, (%e

8、ax) /MReaxMReax+Rdl，即*p+=x8 .L1: 因为 C 语言 if 语句中的条件表达式可以对多个条件进行逻辑运算，而汇编代码中一条指令只能进行一种逻辑运算，并且在每条逻辑运算指令生成的标志都是存放在同一个 EFLAGS 寄存器中，所以，最好在一条逻辑指令后跟一条条件转移指令，把 EFLAGS 中标志用完，然后再执行另一次逻辑判断并根据条件进行转移的操作。（2）按照书中图 3.22 给出的“if () goto ”语句形式写出汇编代码对应的 C 语言代码如下：1 void comp(char x, int *p)2 3 if (p!=0) 4 if (xx ) 6 z = x

9、+y ;7 else 8 z = x-y ;9 else if ( x=16 )10 z = x 11 return z;12 14参考答案：（1）每个入口参数都要按 4 字节边界对齐，因此，参数 x、y 和 k 入栈时都占 4 个字节。1 movw 8(%ebp), %bx /RbxMRebp+8，将 x 送 BX2 movw 12(%ebp), %si /RsiMRebp+12，将 y 送 SI3 movw 16(%ebp), %cx /RcxMRebp+16，将 k 送 CX4 .L1:5 movw %si, %dx /RdxRsi，将 y 送 DX6 movw %dx, %ax /Ra

10、xRdx，将 y 送 AX7 sarw $15, %dx /RdxRdx15 ，将 y 的符号扩展 16 位送 DX8 idiv %cx /RdxRdx-axRcx的余数，将 y%k 送 DX/RaxRdx-ax Rcx的商，将 y/k 送 AX9 imulw %dx, %bx /RbxRbx*Rdx，将 x*(y%k) 送 BX10 decw %cx /RcxRcx-1 ，将 k-1 送 CX11 testw %cx, %cx /Rcx and Rcx，得 OF=CF=0，负数则 SF=1,零则 ZF=112 jle .L2 /若 k 小于等于 0，则转.L213 cmpw %cx, %si

11、 /Rsi - Rcx，将 y 与 k 相减得到各标志14 jg .L1 /若 y 大于 k，则转.L115 .L2:16 movswl %bx, %eax / ReaxRbx，将 x*(y%k) 送 AX（2）被调用者保存寄存器有 BX、SI，调用者保存寄存器有 AX、CX 和 DX。在该函数过程体前面的准备阶段，被调用者保存的寄存器 EBX 和 ESI 必须保存到栈中。（3）因为执行第 8 行除法指令前必须先将被除数扩展为 32 位，而这里是带符号数除法，因此，采用算术右移以扩展 16 位符号，放在高 16 位的 DX 中，低 16 位在 AX 中。15参考答案：1 int f1(unsi

12、gned x)2 3 int y = 0 ;4 while ( x!=0 ) 5 y =x ;6 x=1 ;7 8 return y9 函数 f1 的功能返回：( x x1 x2 .) case 0:/ .L3 标号处指令序列对应的语句break;case 1:. / .L4 标号处指令序列对应的语句break;case 2:/ .L5 标号处指令序列对应的语句break;case 4: / .L6 标号处指令序列对应的语句break;default: / .L7 标号处指令序列对应的语句17参考答案：根据第 2、3 行指令可知，参数 a 是 char 型，参数 p 是指向 short 型变量

13、的指针；根据第 4、5 行指令可知，参数 b 和 c 都是 unsigned short 型，根据第 6 行指令可知， test 的返回参数类型为 unsigned int。因此，test 的原型为：unsigned int test(char a, unsigned short b, unsigned short c, short *p);18参考答案：每次执行 pushl 指令后， Resp=Resp-4，因此，第 2 行指令执行后 Resp=0xbc00001c。（1）执行第 3 行指令后，Rebp=Resp=0xbc00001c。到第 12 条指令执行结束都没有改变 EBP 的内容，因

14、而执行第 10 行指令后，EBP 的内容还是为 0xbc00001c。执行第 13 行指令后，EBP 的内容恢复为进入函数funct 时的值 0xbc000030。（2）执行第 3 行指令后，Resp=0xbc00001c。执行第 4 行指令后 Resp= Resp-40=0xbc00001c-0x28=0xbbfffff4。因而执行第 10 行指令后，未跳转到 scanf 函数执行时，ESP 中的内容为 0xbbfffff4-4=0xbbfffff0；在从 scanf 函数返回后 ESP 中的内容为 0xbbfffff4。执行第 13 行指令后，ESP 的内容恢复为进入函数 funct 时的

15、旧值，即 Resp=0xbc000020。（3）第 5、6 两行指令将 scanf 的第三个参数4 unsigned nx = x1 ;5 int rv = refunc(nx) ;6 return (x 3 int c=(Ms.x = np-s.y ;np-p = np-next= np ;26参考答案：表达式 EXPR TYPE 类型 汇编指令序列uptr-s1.x int movl (%eax), %eaxmovl %eax, (%edx)uptr-s1.y short movw 4(%eax), %axmovw %ax, (%edx)long long g；int i;char *p;

16、long l;void *v；short s;char c; test；d g i p l v s c0 8 16 20 24 28 32 34 结构总大小为 34+6=40 字节。29参考答案：（1）执行第 7 行和第 10 行指令后栈中的信息存放情况如下图所示。其中 gets 函数的入口参数为 buf 数组首地址，应等于 getline 函数的栈帧底部指针 EBP 的内容减 0x14，而 getline 函数的栈帧底部指针 EBP的内容应等于执行完 getline 中第 2 行指令（push %ebp）后 ESP 的内容，此 时 ， Resp= =0xbffc07f0-4=0xbffc07

17、ec， 故 buf 数 组 首 地 址 为 Rebp-0x14= Resp-0x14=0xbffc07ec-0x14=0xbffc07d8。a) 执行第 7 行后的栈ESPEBP EBP 在 P 中旧值08 04 85 c8 返回 P 的地址bf fc 08 0000 00 00 0800 00 00 1000 00 00 05被调用者保存寄存器在P 中的旧值buf7 buf4buf3 buf0b) 执行第 10 行后的栈ESPEBP EBP 在 P 中旧值08 41 39 38 返回 P 的地址37 36 35 3433 32 31 3046 45 44 4342 41 39 38 被调用者

18、保存寄存器在P 中的旧值buf7 buf4buf3 buf033 32 31 3037 36 35 34gets 入口参数bf fc 07 d8（2）当执行到 getline 的 ret 指令时，假如程序不发生段错误，则正确的返回地址应该是 0x80485c8，发生段错误是因为执行 getline 的 ret 指令时得到的返回地址为 0x8413938，这个地址所在存储段可能是不可执行的数据段，因而发生了段错误（segmentation fault）。（3）执行完第 10 行汇编指令后，被调用者保存寄存器 EBX、ESI 和 EDI 在 P 中的内容已被破坏，同时还破坏了 EBP 在 P 中的

19、内容。（4）getline 的 C 代码中 malloc 函数的参数应该为 strlen(buf)+1，此外，应该检查 malloc 函数的返回值是否为 NULL。30参考答案：x86-64 过程调用时参数传递是通过通用寄存器进行的，前三个参数所用寄存器顺序为 RDI、RSI 、RDX 。abc 的 4 种合理的函数原型为： viod abc(int c, long *a, int *b); viod abc(unsigned c, long *a, int *b); viod abc(long c, long *a, int *b); viod abc(unsigned long c, lo

20、ng *a, int *b);根据第 3、4 行指令可知，参数 b 肯定指向一个 32 位带符号整数类型；根据第 5 行指令可知，参数 a 指向64 位带符号整数类型；而参数 c 可以是 32 位，也可以是 64 位，因为*b 为 32 位，所以取 RDI 中的低 32位 Redi（截断为 32 位），再和*b 相加。同时，参数 c 可以是带符号整数类型，也可以是无符号整数类型，因为第 2 行加法指令 addl 的执行结果对于带符号整数和无符号整数都一样。31参考答案：（1）汇编指令注释如下：1 movl 8(%ebp), %edx /RedxMRebp+8，将 x 送 EDX2 movl 1

21、2(%ebp), %ecx /RecxMRebp+12，将 k 送 ECX3 movl $255, %esi /Resi255 ，将 255 送 ESI4 movl $-2147483648, %edi /Redi-2147483648，将 0x80000000 送 EDI5 .L3:6 movl %edi, %eax /ReaxRedi ，将 i 送 EAX7 andl %edx, %eax /ReaxReax and Redx，将 i and x 送 EAX8 xorl %eax, %esi /ResiResi xor Reax，将 val xor (i and x)送 ESI9 movl

22、 %ecx, %ebx /RebxRecx ，将 k 送 ECX10 shrl %bl, %edi /RediRedi Rbl，将 i 逻辑右移 k 位送 EDI11 testl %edi, %edi12 jne .L3 /若 Redi0，则转 .L313 movl %esi, %eax /ReaxResi（2）x 和 k 分别存放在 EDX 和 ECX 中。局部变量 val 和 i 分别存放在 ESI 和 EDI 中。（3）局部变量 val 和 i 的初始值分别是 255 和-2147483648。（4）循环终止条件为 i 等于 0。循环控制变量 i 每次循环被逻辑右移 k 位。（5）C 代

23、码中缺失部分填空如下，注意：对无符号整数进行的是逻辑右移。1 int lproc(int x, int k)2 3 int val = 255 ;4 int i;5 for (i= -2147483648 ; i != 0 ; i= (unsigned) i k ) 6 val = (i 7 8 return val；9 32参考答案：从第 5 行指令可知，i 在 EAX 中；从第 6 行指令可知，sptr 在 ECX 中。由第 7 行指令可知，i*28 在 EBX中。由第 8、9 和 10 行指令可猜出，x 的每个数组元素占 28B，并且 xptr-idx 的地址为 sptr+i*28+4，故在line_struct 中的第一个分量为 idx，因而后面的 24B 为 6 个数组元素 a0a5，类型与 val 变量的类型相同，即 unsigned int。