《深入了解計算機系統》,家庭作業2 73 2 74

2021-10-23 02:51:30 字數 3431 閱讀 9802

2.74

寫出具有以下原型的函式**:

/*addition that saturates totmin or tmax */

int saturating_add(int x, int y);

同正常的補碼加法的溢位的方式不同,當正溢位時,飽和加法返回tmax,負溢位時,返回tmin,飽和運算常常用在執行數字訊號處理的程式中。

你的函式應該遵循位級整數編碼規則。

先捋一捋需求:

1、若發生正溢位:返回tmax;

2、若發生正溢位:返回tmin;

3、題目雖然沒說(或者我理解有誤),但若沒有發生溢位時也應該有個返回值,返回0;

再捋一捋規律:

1、補碼相加發生正溢位時,兩個引數一定都大於0

2、補碼相加發生負溢位時,兩個引數一定都小於0

3、判斷溢位的方法是,當兩個引數的符號符合溢位條件時,檢測其相加的結果符號是否發生改變;

再捋一捋思路:

為了方便描述,定義乙個引數:int result = x + y ;

1、規律1和2是發生溢位的必要條件,可以通過算術右移的操作生成只保留符號資訊的二進位製碼——0x0(全0)或全1,然後將兩個引數的符號資訊按位異或(xor),若符號相同(即滿足了發生溢位的條件),異或操作後生成的二進位製碼會是0x0;到這裡,再對結果取非,因為發生溢位的條件是溢位的必要條件(好廢話啊= =!),這是為了讓這個二進位製碼能通過按位與的操作左右最終的結果。

2、規律3是發生溢位的另乙個條件,隨便取乙個引數,同樣通過算術右移的操作只保留符號資訊,然後對result同樣進行算術右移的操作以獲取符號資訊,再將結果按位異或(xor),若符號發生改變,會返回全1。

3、根據result的符號資訊決定返回tmin還是tmax,我的思路是用result的符號資訊(全0或全1)減去tmin,發生溢位時有以下幾種情況:

溢位的情況

result算術右移後的結果

我想要的結果

result符號資訊減去tmin

正溢位全1

tmax(最高位是0,其餘全1)

tmax

負溢位全0

tmin(最高位是1,其餘全0)

tmin

可以看到通過符號資訊二進位製碼減去tmin的操作可以得到預期的結果

4、將1、2、3的結果相與,得到最終的返回值;

ok,廢話完畢,talk is cheap,show me the code:

int

saturating_add

(int x,

int y)

測試**

(為了偷懶,我把所有家庭作業寫進了同乙個原始檔,測試的時候用的同乙個main()函式,所以我直接貼圖了):

1、兩正相加不溢位

2、兩負相加不溢位

3、負溢位

4、正溢位

寫出具有以下原型的函式**:

/determine whether arguments can be subtracted without

overflow/

int tsub_ok(int x,int y);

如果計算x-y不溢位,這個函式就返回1。

需求:

1、兩個引數相減,不溢位返回1.

規律:1、兩個引數相減,符號不同一定不溢位

2、兩個引數相減,溢位的結果符號一定改變

3、負數被減只能正溢位,正數被減只能負溢位

思路:1、參照2.73的經驗,同樣對引數進行算術右移只保留符號資訊,然後相異或,只有異或的結果若為0,才滿足溢位的條件,所以再對異或的結果取非,最後的二進位製碼為全1的時候才滿足溢位的條件

2、根據思路3,對相減的結果result進行同樣的算術右移操作,然後對被減數y也進行同樣的算術右移操作,保留符號位,兩者相異或,若返回0,則說明發生了溢位。

x的符號

y的符號

result的符號

溢位/不溢位11

0或1不溢位10

1不溢位10

0負溢位01

1正溢位01

0不溢位00

0或1不溢位

the code:

int

tsub_ok

(int x,

int y)

測試**

1、最極端的情況,tmin-tmin:

2、兩正相減(一定不溢位):

3、兩負相減(一定不溢位):

4、正負相減(結果預期:不溢位/溢位):

5、負正相減(結果預期:(不溢位/溢位)):

踩坑:做2.74的時候,我的第乙個方案是直接對y取負值(即令y = - y;),然後再與x相加(result = x+y;),就可以套用2.73的部分**來操作,但是當y值為tmin時,沒有對應的-y,所以行不通.

這是我寫的第一篇部落格,乙個人看書敲**很無聊,所以試著把學習的心得寫成部落格分享出來。

最後,本人非相關專業從業者,**與思路有拖沓冗餘之處,請多多指教,感激不盡。

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