試驗03整數的表示試驗

浙江大學城市學院 計算學院浙江大學城市學院實驗報告課程名稱 計算機系統(tǒng)原理實驗 實驗項目名稱 實驗三數據的機器級表示 實驗成績指導老師（簽名）日期一、實驗目的：1、通過無符號數和帶符號整數之間的相互轉換來理解無符號數和補碼整數的表示；2、了解IEEE754浮點數在機器中的應用，特別是一些特殊值的處理。二、實驗步驟：1、用32位補碼表示的機器上編譯并執(zhí)行以下程序，記錄程序的執(zhí)行結果，并解釋原因。T^mcludc<stdliintmainfk1{￥inti-2：474的6會：，■■■■J-2147483648<2147483647）;^printfr/d'n’〔i7147483&47）尸prijitfC'%d^\21474￡3647-1-<>1474￡3647）：圖3-1運行結果:浙江大學城市學院計算學院浙江大學城市學院計算學院root@loca[host:- -口文件6編瑁?查看配）終端①標簽⑧1幫助但）[root?localhost?]#geditrootoilocalhost"]#gcctestsac-otest3test3ac：Infunctionnisin=1-lcslS.^S：警告-：這個小數常量僅ISOCW中是無符號的3sL丸「4：警告:這個小數常量僅ISOC90中是無符號的[rootOlocalliasl二二,/les13011[rojtwhjcalhosL，=對運算結果的解釋：第一個結果：因為在ISOC90標準中，編譯器將-2147483648分為兩個部分來處理。首先將2147483648看成無符號整型，其機器數為0x80000000，然會對其取負，結果仍為0x80000000，還是將其看成無符號整型，其值仍為21474833648,因此前者大于后者。第二個結果：由于i為int型變量，因此這兩個數皆為帶符號數，前者小于后者。第三個結果：編譯器首先將2147483647看成帶符號整型，然后對其取負，得到-2147483647，然后對其-1得到-2147483648，因此前者大于后者。2、編寫程序，計算表2.1中的表達式，說明運算類型（無符號、帶符號），得到運算結果，并說明為什么是這樣的運算結果（參考第二章習題8）；源代碼:浙江大學城市學院 計算學院運算結果:1口root@laicalhGst:--□X文件B編輯口查看⑦終端①標蜜嘮幫助助[TDDtwloca1host a/tC3t411010111[raaLftlocalbosL”#對運算結果的解釋：1.0和0U都是無符號數，值相等-1和0都為帶符號數，因此前者小于后者浙江大學城市學院計算學院0后加上U表示無符號數，因此比較時前者大于后者-2147483647-1的計算結果為一個int型整數，為帶符號數，因此前者大于后者。加上U的數都為無符號數，因此前者小于后者2147483648U在經過int強制類型轉換后，變?yōu)閹Х柕?2147483648，因此前者大于后者兩個數皆為帶符號數，因此前者大于后者數據轉化為無符號數，前者11-1B(2八32-1)>后者11-10B(2八32-2)3、分析以下代碼：intsum(inta[],unsignedlen){inti,sum=0;for(i=0;i<=len-1;i++)sum+=a[i];}returns叫當len=0時，執(zhí)行sum函數的for循環(huán)時會發(fā)生AccessViolation,即段錯誤異常.但是，當參數len說明為int型時，sum函數能正確執(zhí)行，為什么？編寫程序測試并分析。原因分析：因為當len的類型為unsigned時，len-1發(fā)生了下溢出，因此出現段錯誤。而int的表示范圍包括了-1，因此正常運行。測試程序：Unsigned:浙江大學城市學院計算學院Int:浙江大學城市學院計算學院4、在32位計算機中運行一個C語言程序，在該程序中出現了以下變量的初值，請手工算出它們對應的機器數（用十六進制表示）（第二章習題9），寫出詳細的計算過程，然后用程序驗證在內存中這些變量的機器數，并截圖顯示。（1）intx=-32768（2）shorty=522（3）unsignedz=65530（4）charc=’@’（5）floata=-1.1（6）doubleb=10.5

浙江大學城市學院計算學院浙江大學城市學院計算學院手工計算過程：l.Intx=-32768二進制原碼（32位）10000000000000001000000000000000補碼：除符號位外，每位取反，末位加一11111111111111110111111111111111+1=11111111111111111000000000000000轉化為十六進制數：ffff8000shorty=522二進制原碼（16位） 0000001000001010補碼：0000001000001010十六進制：020aunsignedz=65530二進制原碼（32位）00000000000000001111111111111010補碼：00000000000000001111111111111010十六進制：0000fffacharc='@'@的ASCII碼為64二進制原碼（8位）：01000000補碼：01000000十六進制數：40floata=-1.1二進制原碼（32位）符號位：1（負）階數0-＞二進制00000000-＞偏移01111111-＞階碼：01111111尾數：00011001100110011001101得到二進制機器數：10111111100011001100110011001100十六進制：bf8cccch（與程序驗證有出入）Doubleb=10.5二進制1010.1規(guī)格化后：1.0101*2八11符號位：0階數：11階碼：000000000000011+011111111111111=100000000000010尾0101000……000（52位）結果即：01000000000000100101000……000（52位）十六進制即4025000000000000（與程序驗證有出入）編程驗證源碼:

浙江大學城市學院計算學院查看內存結果截圖:FDOt@locaIhnst：z浙江大學城市學院計算學院查看內存結果截圖:文件的蛹靠拶查看M終端①標饕@幫助也）Tfp€'helpinfcTfollofredbyinfosubconiisndnameforfulldocurnentatlcm-Type1aprupust<jrJ'Luiearcbfor匚ummand"srelaLtdLu"wurd".Coramaiidnaneabbre^ia'tionsaresi1ovedifunambigoouE-(￡db)工/x￥&XNosymbol'工"incurremcontexta(gdb)runStartingpFfigram；''rnnt/mnS4(gdb)\/x<0KbfTre744：(gdb)克/xh0xb(fffe74a:(zdb)工/x￥0xbffft74c：(gdb)x/xb0^bfffe753：(gdb)工/xv0^bf￡fc754：(gdb)x/xgOKbfffe758：|doubleb--10.5：r限o.<rrrr8c>oo0x020aOxOCOOrffa&.C&bS4(gdb)\/x<0KbfTre744：(gdb)克/xh0xb(fffe74a:(zdb)工/x￥0xbffft74c：(gdb)x/xb0^bfffe753：(gdb)工/xv0^bf￡fc754：(gdb)x/xgOKbfffe758：|doubleb--10.5：r限o.<rrrr8c>oo0x020aOxOCOOrffa&.C&b0x40OxbfBccccdOxQOcS4ff4bfffe77a5、（選做）設計一個C語言程序，輸出一個整數對應的有符號值和無符號值。源碼:#include<stdio.h>#include<math.h>intsumn(chara[200]){浙江大學城市學院計算學院浙江大學城市學院計算學院intb[200];intlen=0;for(inti=0；a[i]!='\0';i++){if(a[i]>='0'&&a[i]<='9'){b[i]=a[i]-'0';)elseif(a[i]>='A'&&a[i]<='F'){b[i]=a[i]-'A'+10;)len++;)intsum=0;intk=0;for(intj=len-1;j>=0;j--){sum二sum+b[j]*pow(16,k);k++;)returnsum;)intmain(void){charnum[20];inta[20];intremain[10000];printf(”請輸入要顯示的數據格式為：程序參數，如./display0x27\n");while(1){gets(num);intflag=0;intpos=0;浙江大學城市學院計算學院if(num[0]='0'&&num[1]='x'){flag=1;if(num[2]=='-'){pos=1;for(inti=0;num[i]!='\0';i++){num[i]=num[i+3];))else{for(inti=0;num[i]!='\0';i++){num[i]=num[i+2];)))if(num[0]=='-'){pos=1;for(inti=0;num[i]!='\0';i++){num[i]=num[i+1];))intsum=0;if(flag==0){for(inti=0;num[i]!='\0';i++){a[i]=num[i]-'0';sum二sum*10+a[i];))into=0;intlen=0;if(flag==1){浙江大學城市學院計算學院for(inti=0;num[i]!='\0';i++){len++;)sum=sumn(num);)intk=0;charq[11];q[0]='0';q[1]='x';for(inti=2;i<10;i++){q[i]='0';)charhex[16]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};if(pos==1){sum=128+sum;}intt=sum;intj=9;while(t>0){q[j]=hex[t%16];t=t/16;j-;}if(pos==0){printf("Hex:");for(inti=0;i<10;i++){printf("%c",q[i]);}printf("Signed:%dUnsigned:%d\n",sum,sum);浙江大學城市學院計算學院else(printf("Hex:");for(inti=0;i<9;i++){printf("%c",q[i]);printf("Signed:%dUnsigned:%d\n",-sum,sum+128);運行結果:文件的端輯3查看的蟒⑴標簽的幫助⑷[rocLuidealhost-]=gcc pdisip]ny-kLJ=e99-1n/tup/ccB州wRe：Infunction,min"：displays!(,text+€x1.53)!rarninE'the-sets'functianis-dfirrE^rousandshouldnotboused.roDtflila-Ealhost./dlaplay國楣人更顯示的數據格式為】程序整數.如0>;270^27Signed：39Signed：39Unsdgmd二Signed：：27Unsigned：2727Eki；:Ox￡H]OOOLIl.R6、編寫程序得出float和double類型的精度（計算機專業(yè)必做，軟件工程專業(yè)選做）；源代碼：，#include=：stdioh>rintTiiainivuid){floati=l-.123123412345123456712345678123456189；doublej=L12312341234S1234S67123456731234S6789printf("float：%.30f\n1,.1i).；printf("doiihle；.30f"?j)運算結果：浙江大學城市學院 計算學院root@localhost:：^ —□X文件⑹編瑁⑤查看?終端①標猥⑥幫助心,root^'-3C31llQ-St--EtcLBWtl3?￡~Q0rootwlocfelho-st--./lcs110float：1.12312-3407363891601562500000000doub：c：l,1號12341254512'-i4"29SS46]："第105[root?：oc±ihost2=|根據初始值和輸出值的比較得出，float的精度約為7位，double的精度約為16位7、(選做)設計一個C語言程序，輸出一個浮點數的IEEE754標準的二進制表示。源代碼：#include<stdio.h>intmain(void){while(1){floatn;printf("請輸入要輸出的數字(輸出結果以二進制表示)\n");scanf("%f",&n);intflag=0;if(n<0){flag=1;n=-n;)printf("Floatingpointvalue:%.9f\n",n);inta=(int)n;inttwo[100];floatb;b=n-a;inti=0;intlen=0;while(a){浙江大學城市學院計算學院two[i]=a%2;a=a/2;i++；len++;)intpoint=len;into[100];for(inti=0;i<len;i++){o[i]=two[len-i-1];)for(i=len;i<24;i++){o[i]=(int)(b*2);b=2*b-(int)(b*2);)intex[8]={0};point二point-1+127;intk=7;while(point){ex[k]=point%2;point=point/2;k--;}printf("BitRepresentation=");printf("%d”,flag);for(intj=0;j<8;j++){printf("%d",ex[j]);}for(intj=1;j<24;j++){printf("%d",o[j]);浙江大學城市學院計算學院printf("sign=%dexponent=",flag);for(intj=0;j<8;j++){printf("%d",ex[j]);)printf("fraction』')；for(intj=1;j<24;j++){printf("%d",o[j]);)printf("\n");printf("\n");))運算結果：rocaIhost: 一口國文件B羯輯6生看好提端⑴標簽?幫助?[rDDtaloca!host gedit 2[rootalocalhosLb—sld氣99[roowlocalhost ,/bI請輸入要輸出的數字[播出焙果以二進制表示j3.14Floatinepointvaluer3.144000105BitRepresentation=01.000000010010001111010111(100(111s4eh=0exponents!DDDD000frMtion-100100011110101110000LL請輸入要輸出的敬字〔輸出結果以二進制表示)1,59FlDatingpotntvalue"1.500000033BitJtepresentation^DO11111