深入理解计算机系统配套实验（一） data lab 函数详解_深入了解计算机系统配套实验-优快云博客

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/*   
135. * bitAnd - x&y using only ~ and |   
136. *   Example: bitAnd(6, 5) = 4  
137. *   Legal ops: ~ |  
138. *   Max ops: 8  
139. *   Rating: 1  
140. */  
141.int bitAnd(int x, int y) {  
142.  
143.  return ~(~x|~y);  
144.}

这是第一个函数，看描述是要我们仅使用~和|实现&的功能。还记得离散数学上学的摩根定律吗，x&y = ~（~x|~y) ，所以第一个是比较简单的。

/*   
146. * getByte - Extract byte n from word x  
147. *   Bytes numbered from 0 (LSB) to 3 (MSB)  
148. *   Examples: getByte(0x12345678,1) = 0x56  
149. *   Legal ops: ! ~ & ^ | + << >>  
150. *   Max ops: 6  
151. *   Rating: 2  
152. */  
153.int getByte(int x, int n) {  
154.  
155.  return x>>(n<<3)&0xff;  
156.  
157.}

第二个函数，实现向返回第几字节的操作。需要知道的是两个数字占一个字节。而八个数字即是四个字节，双字。所以n只能从0到3取。第0位是最低位，例子里即是78，3为最高位，存的是12，以此类推。所以要返回第n位的数字，我们需要做的是右移挤掉比n低的数位，并且忽略掉比n高的数位。所以我们先做右移操作，需要注意的是移位的时候是按照二进制移位的，所以要先将n乘8，即n<<3,然后再右移。右移之后我们需要的数字就是最低位了，再和0xff做与运算，就可以把高位的数位全部忽略掉。

/*   
159. * logicalShift - shift x to the right by n, using a logical shift  
160. *   Can assume that 0 <= n <= 31  
161. *   Examples: logicalShift(0x87654321,4) = 0x08765432  
162. *   Legal ops: ! ~ & ^ | + << >>  
163. *   Max ops: 20  
164. *   Rating: 3   
165. */  
166.int logicalShift(int x, int n) {  
167.  
168.  return (x>>n)&(~((0x1<<31)>>n<<1));  
169.}

第三个函数，实现逻辑右移。计算机在右移的时候会对有符号数进行算术右移（补齐最高有效位），对无符号数进行逻辑右移。这个函数要实现的是无条件的逻辑右移，也即我们需要做的是将右移的数与0x00…11做与运算，其中0的个数等同于右移位数。所以我们需要的是~（1<<31)>>n<<1[不能使用-号，所以不是n-1]，所以结果是(x>>n)&(~(1<<31)>>n<<1).

/*  
171. * bitCount - returns count of number of 1's in word  
172. *   Examples: bitCount(5) = 2, bitCount(7) = 3  
173. *   Legal ops: ! ~ & ^ | + << >>  
174. *   Max ops: 40  
175. *   Rating: 4  
176. */  
177. /*  
178. **参考《CSAPP深入理解计算机系统》例3.50解答  
179. */  
180.int bitCount(int x) {  
181.  int c;
182. c=(x&0x55555555)+(x>>1&0x55555555);
183. c=(c&0x33333333)+(c>>2&0x33333333);
184. c=(c&0x0f0f0f0f)+(c>>4&0x0f0f0f0f);
185. c=(c&0x00ff00ff)+(c>>8&0x00ff00ff);
186. c=(c&0x0000ffff)+(c>>16&0x0000ffff);
187. return c
}