CSAPP lab1 datalab-handout
这是一个关于机器级的整数、浮点数表示和位运算的实验。要求用给定的操作符、尽可能少的操作数去实现对应的函数功能。
完整的实验包:链接: https://pan.baidu.com/s/1xUBi3XDlidPQFNexbjXoLw 密码: 2333
以下是全部函数的代码:
/*****************************计算log2(x)向下取整*******************************/
int ilog2(int x) {
int bit_16, bit_8, bit_4, bit_2, bit_1;
bit_16 = (!!(x >> )) << ; //如果x >> 16非零,则至少有16位
x = x >> bit_16;
bit_8 = (!!(x >> )) << ;
x = x >> bit_8;
bit_4 = (!!(x >> )) << ;
x = x >> bit_4;
bit_2 = (!!(x >> )) << ;
x = x >> bit_2;
bit_1 = x >> ; //还剩两位时,直接判断首位。bit_1 == 1,剩两位;bit_1 == 0,剩一位
return bit_16 + bit_8 + bit_4 + bit_2 + bit_1;
//实际是(bit_1 + 1)-1;由于向下舍入,总位数减一
} /****************************表达x所需要的最少位数******************************/
int howManyBits(int x) {
int bit_16, bit_8, bit_4, bit_2, bit_1, result;
int k = x >> ;
int temp = x ^ k;
//x为正,temp = x;x为负,temp = ~x
int isZero = (!!(temp << )) >> ;
//x = 0或x = -1时,temp = 0,isZero = 0...0;否则isZero = 1...1
bit_16 = (!!(temp >> )) << ;
temp = temp >> bit_16;
bit_8 = (!!(temp << )) << ;
temp = temp >> bit_8;
bit_4 = (!!(temp << )) << ;
temp = temp >> bit_4;
bit_2 = (!!(temp << )) << ;
temp = temp >> bit_2;
bit_1 = temp >> ;
result = bit_16 + bit_8 + bit_4 + bit_2 + bit_1 + ;
//真正位数为bit_16 + ... + bit_1 + 1,再加符号位一位
return (!isZero) | (result & isZero);
} /************************************逻辑右移*************************************/
int logicshift(int x, int n)
{
int temp = ~( << );
temp = ((temp >> n) << ) + ; //生成掩码0...01...1(前面为n个0)
return (x >> n) & temp;
} /*************************类似于c语言中的x ? y : z**********************************/
int conditional(int x, int y,int z)
{
int temp = (~(!x)) + ; //要在return中完成,必须生成x,y的掩码
return (temp & z) | ((~temp) & y); //当x = 0时,temp = 1...1;当x != 0时,temp = 0...0
} /*********************************** x/ 2^n *****************************************/
int divpwr2(int x, int n)
{
int temp = ( << n) + (~); //temp为baising(偏置),1...1(共n个1)
return (x + ((x >> ) & temp)) >> n; //只有负数才要加偏置,所以temp要与符号位相与
} /****************************** x < y ? ***********************************/
int isLessOrEqual(int x, int y)
{
int signx = x >> ;
int signy = y >> ;
int signEqual = (!(signx ^ signy) & ((x + (~y)) >> ));//符号位不同时,做差
int signDiffer = signx & (!signy); //符号位相同,直接比较符号位
return signEqual | signDiffer;
} /**********************操作数更小的版本**************************/
int isLessOrEqual_2(int x, int y)
{
int not_y = ~y;
return ((((x + not_y) & (x ^ not_y)) | (x & not_y)) >> ) & ;
// x-y-1<0 <----------x,y不同号------>x为负,y为正,才为正
} /****************************不用负号得到-x*********************************/
int negate(int x)
{
return ~x + ; //按位取反,末位加一
} /**********************返回最小的补码***************************************/
int tmin(void)
{
return << ;
} /*************************只用~ 和 | 实现x&y*****************************/
int bitAnd(int x, int y)
{
return ~(~x | y); //摩根律
} /**************************从字x中取出第n个字节*********************************/
int getByte(int x, int n)
{
return (x >> (n << )) & 0xff; //是从0开始数的
} /*********************************计算x中1的数目*********************************/
int bitCount(int x)
{
int result;
int tmpmark1 = 0x55 + (0x55 << ); //最大0xff
int mark1 = tmpmark1 + (tmpmark1 << );
int tmpmark2 = 0x33 + (0x33 <<);
int mark2 = tmpmark2 + (tmpmark2 << );
int tmpmark3 = 0x0f + (0x0f << );
int mark3 = tmpmark3 + (tmpmark3 << );
int mark4 = 0xff + (0xff << );
int mark5 = 0xff + (0xff << ); //以上生成5个掩码 result = (x & mark1) + ((x >> ) & mark1);
result = (result & mark2) + ((result >> ) & mark2); //这两个由于进位问题,不能先加再与
result = (result + (result >> )) & mark3; //分治
result = (result + (result >> )) & mark4;
result = (result + (result >> )) & mark5;
return result;
} /***************************计算uf/2*********************************/
unsigned float_half(unsigned uf)
{
unsigned s = uf & 0x80000000;
unsigned exp = uf & 0x7f800000;
int lsb = ((uf & ) == ); //判断frac最后两位是否为11
if (exp == 0x7f800000)
return uf;
else if (exp <= 0x800000)
return s | (((uf ^ s) + lsb) >> ); //uf^s将符号位置零,uf^s = frac + exp末位
else
return uf - 0x800000; //整体思路就是模拟
} /****************************计算(float)x***********************************/
int float_f2i(unsigned uf)
{
int abs;
int sign = uf >> ;
int exp = (uf >> ) & 0xff;
int frac = uf & 0x007fffff;
if (exp < 0x7f) return ;
if (exp > ) return 0x80000000; //Tmax = 2^31 -1 abs = ((frac >> ) + ) << (exp - ); //模拟
if (sign)
return -abs;
else
return abs;
} /****************************计算2*f***************************************/
unsigned float_twice(unsigned uf)
{
int result;
int exp = uf & 0x7f800000;
int frac = uf & 0x7fffff;
if (exp == 0x7f800000)
return uf;
else if (exp == )
frac = frac << ; //frac也可用uf代替,因为此时frac = uf
else
exp = exp + 0x800000;
result = (uf & 0x80000000) | exp | frac;
return result;
}
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