CSAPP lab1 位操作

1. 实验要求
   使用位操作! ~ & ^ | + << >>来完成对应的函数，具体的要求参考datalab.pdf以及bits.c中开头部分的说明，测试和运行的方式参考datalab.pdf。
   实验中的数字均为32bit大小。

2. 具体的实现和思路

   • bitAnd(int x, int y) x与y的按位与
     使用~和|实现按位与&，最大的操作次数为8。
     我们都知道有公式，!(x && y) = !x || !y那么可以得到(x && y) = ！(!x || !y)
     位运算也是同理，即

     return =~((~x)|(~y));

   • getByte(int x, int n) 获得整型x的第n个字节(n为0-3，分别代表低位和高位)
     获得第n个字节，只需要将对应的x右移n*8位，然后通过按位与255即可获得最低的8位，而n*8可以用n<<3来表示
     即代码为

     return (x >> (n << 3)) & 255

   • logicalShift(int x, int n) 将x逻辑右移n位
     c语言中的右移操作符>>为算数右移，即符号位填充高位。为逻辑右移为0填充高位，因此直接使用x >> n的话如果x为负数则结果不正确。
     对于负数来说，算数右移n位后前面会有n个1，因此只需要按位与前n位为0，后面的32-n为1就能去除原先前面的n个1，并能使后面的结果保持不变。
     需要注意的是，如果直接使用(1 << (32 - n)) - 1的话，当n为0时可能会错误。
     此处需要在整型最大值的基础上右移得到，即首先通过~(1 << 31)得到IMAX，然后向右移动n-1位即可得到前面n个0，而如果n为0为-1，此处采用右移n，左移1位。此外，此时左移1位后末尾为0，因此要加上1。

     int shift = ~(1 << 31);
     shift = ((shift >> n) << 1) + 1;
     return (x >> n) & shift;

   • bang(int x) 计算!x
     根据讲义的ppt，(x | -x) >> 31 == -1只有在x为0时不成立，因此非0时输出的为32bit的全1，0时输出的是32bit的全0，因此针对上述表