CSAPP_Lab1完成过程
作者：互联网
文章目录
- 第一章实验基本信息
- 第二章 实验环境建立
- 第三章 Windows 软硬件系统观察分析
- 第4章 Linux软硬件系统观察分析（泰山服务器）
- 第5章 Linux下的showbyte程序
- 第6章 程序的生成 Cpp、Gcc、As、ld
- 第7章 计算机数据类型的本质
- 第8章 程序运行分析
本文中首先给出自己的答案，然后给出一些操作细节或补充知识
第一章实验基本信息
1.1 目的
1.2 实验环境与工具
1.2.1 硬件环境
X64 CPU；2.60GHz；16G RAM；512G HD Disk
HD为Hard Disk 硬盘的缩写
如何查看本机硬件设备：
1、鼠标点击桌面左下角开始按钮，找到运行，输入dxdiag，进入DirectX诊断工具界面。
这时我们可以查看系统、显示以及声音的.硬件配置情况。
2、 除此之外，我们还可以右键点击计算机，选择管理。
然后在左侧点击设备管理器，右侧窗口就会显示本机的硬件配置情况。
3、 打开 Windows 的命令行 cmd 程序
输入 diskpart，启动磁盘 diskpart 工具
在 diskpart 磁盘工具中依次输入命令
list disk
select disk 0 # 根据实际情况选择不同磁盘编号
detail disk
使用完毕后，输入如下命令推出 diskpart 磁盘工具
exit
此时我们就能看到各种参数，选择需要的即可
1.2.2 软件环境
Windows10 64位； Vmware 15；Ubuntu 20.04 LTS 64位；
优麒麟是中国国产操作系统Ubuntu Kylin的Ubuntu Kylin 14.04 LTS版本。正式发布并确定中文名为“优麒麟”。
1.2.3 开发工具
Visual Studio 2019 64位；CodeBlocks 64位；vi/vim/gedit+gcc
Windows 应用下载
WindowsCode Blocks下载教程
Ubuntu 应用下载
Ubuntu Code Blocks 下载：
sudo apt install codeblocks
了解Ubuntu PPA
LINUX常用编辑器:（Vim，Emacs，gedit，gcc，g++）
编译器配置参见
Ubuntu VScode 不能运行 C/C++ 代码解决办法：
将代码所在文件夹在 VScode 打开，即可运行（类似打开一个工程）
1.3 实验预习
上实验课前，认真预习了实验指导PPT
了解实验的目的、实验环境与软硬件工具、实验操作步骤，复习与实验有关的理论知识。
初步使用计算机管理、设备管理器、磁盘管理器、任务管理器、资源监视器、性能监视器、系统信息、系统配置、组件服务查看计算机的软硬件信息。
在Windows、Linux下分别编写 hello.c，显示“Hello 5201314-菜菜”（可换成学生自己信息）
试着编写了 showbyte.c 显示hello.c的内容：如书P2页,每行16个字符，上一行为字符，下一行为其对应的10进制形式。
试着编写了sizeof.c打印输出C语言每一个数据类型（含指针）占用空间，并在Windows、Linux的32/64模式分别运行，并比较运行结果。
第二章 实验环境建立
2.1 Windows下 hello程序的编辑与运行
easy
2.2 Ubuntu下 程序的编辑与运行
在 ubuntu 中创建并运行 C 语言文件
// 创建
touch love.c
// 用 vim 或者 gedit (有GUI界面，小白推荐)编写代码
vim love.c
// 或
gedit love.c
# include <stdio.h>
int main(){
printf("I love you, but\n");
return 0;
}
// 运行 C 文件
gcc love.c
// 此时当前文件夹下产生了一个 love.o 文件，直接运行即可
./love.o
第三章 Windows 软硬件系统观察分析
3.1 查看计算机基本信息
运行Windows管理工具中的“系统信息”程序，查看CPU、物理内存、系统目录、启动设备、页面文件等信息
3.2 设备管理器查看
3.3 隐藏分区与虚拟内存之分页文件查看
在Windows运行中搜索磁盘管理器，在磁盘管理器中能看到的，没有在计算机里显示的磁盘分区为隐藏分区，例如C盘显示了，它不是隐藏分区
在磁盘管理其中没有磁盘名为空的盘为隐藏分区
查看方法1
查看所有分区的方法
查看pagefile.sys大小
在桌面鼠标右击“我的电脑”–“属性”–“高级”“性能”“设置”“高级”“虚拟内存”
3.4 任务管理与资源监视
PID（进程控制符）英文全称为Process Identifier，它也属于电工电子类技术术语。
PID就是各进程的身份标识,程序一运行系统就会自动分配给进程一个独一无二的PID。进程中止后PID被系统回收，可能会被继续分配给新运行的程序。
PID一列代表了各进程的进程ID,也就是说,PID就是各进程的身份标识。
任务管理器中即可查看
3.5 CPUZ下的计算机硬件详细信息
方法一： 运行任务管理器
方法二：下载CPUZ查看即可
CPUZ的部分说明
第4章 Linux软硬件系统观察分析（泰山服务器）
4.0连接泰山服务器
< > 不可或缺，但是不用输入<>
[ ] 可有可无
打开Xshell7
连接服务器
ssh <用户名>@ddns.hitsplab1.xyz 22210
输入密码连接即可
如何提交代码到泰山服务器呢
上传文件
scp -P 22210 文件所在地址 用户名@ ddns.hitsplab1.xyz:~/文件目录（LAB1）
// 或者为了方便，在需要提交的文件所在的文件夹，打开终端
scp -P 22210 需要提交的文件名称 用户名@ ddns.hitsplab1.xyz:~/文件目录（LAB1）
下载文件
scp -P 22210 用户名@ddns.hitsplab1.xyz:/文件全名 d:/本地目录名
Linux 中的一些设备查看命令
4.1 计算机硬件详细信息
（1）Linux查看cpu信息
cat /proc/cpuinfo
查看cpu型号
cat /proc/cpuinfo | grep name | cut -f2 -d: | uniq -c
查看物理cpu个数
cat /proc/cpuinfo | grep "physical id" | sort | uniq | wc -l
查看每个CPU中core（核）的个数
cat /proc/cpuinfo | grep "cpu cores" | uniq
查看逻辑CPU个数
cat /proc/cpuinfo | grep "processor" | wc -l
（2）Linux查看memory信息
运行指令参考
查看内存信息
cat /proc/meminfo
以MB为单位查看
free -m
以GB为单位查看
free -h
4.2 任务管理与资源监视
查看进程PID
ps laf
4.3 磁盘任务管理与资源监视
查看系统磁盘空间
df
带单位(如GB，MB等)的系统磁盘空间查看
df -h
sda表示的是你的第一块sata硬盘，sda1表示的是你的第一块sata硬盘的第一个分区。
/dev/sda是指接在SATA、SCSI第一个接口上的硬盘。
查看dev/sda 的类型，扇区等信息
sudo fdisk -l
// 可以显示出所有挂载和未挂载的分区，但不显示文件系统类型
df -T
// 只可以查看已经挂载的分区和文件系统类型。
4.4 Linux下网络系统信息
查看mac地址的方法或 ifconfig 中各参数对应的意义
ifconfig命令查看网卡MAC地址
有些Linux发行版本的MAC地址字段为HWaddr，有些Linux发行版本的MAC地址字段为ether。根据实际情况选择命令。
ether 或 HWaddr 对应mac地址
inet 对应 IPv4
inet6 对应 IPv6
/sbin/ifconfig | grep HWaddr
//或
/sbin/ifconfig | grep ether
第5章 Linux下的showbyte程序
5.1 源程序提交
# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>
# include <string.h>
int main() {
FILE *pf = NULL; // 文件指针
int file_len = 0;
char *buf;
pf = fopen("hello.c", "r"); // 以只读的方式打开文件
if (pf == NULL) {
return 0;
}
else {
// 获取文件长度
fseek(pf, 0, SEEK_END); // 文件指针移到末尾
file_len = ftell(pf); // 获得文件当前指针位置，即为文件长度
rewind(pf); // 将文件指针移到开头，准备读取 字符串
buf = malloc(file_len+1); // 新建缓冲区，存储读出的数据
// 将缓冲区初始化为0
for(int i = 0; i < file_len+1; i++)
buf[i] = 0;
fread(buf, file_len, 1, pf); // 读取文件
fclose(pf); // 关闭文件
}
int len = strlen(buf);
// 打印结果
int flag = 0; // 0代表字母行，1代表数字行
int end = 0;
for(int i = 0; i < len; i++) {
if(i % 15 == 0 && i != 0 && end == 0) { // 一行显示16个
printf("\n");
if(flag == 0) i -= 15;
flag = !flag;
}
if (!flag) {
if(buf[i] == ' ') printf("SP\t");
else if(buf[i] == '\n') printf("\\n\t");
else if(buf[i] == '\t') printf("\\t\t");
else printf("%c\t", buf[i]);
}
else {
if(buf[i] == ' ') printf("%d\t", ' ');
else if(buf[i] == '\n') printf("%d\t", '\n');
else if(buf[i] == '\t') printf("%d\t", '\t');
else printf("%d\t", buf[i]);
}
if(i + 1 == len && !end) {
printf("\n");
i -= (len % 15);
flag = !flag;
end = 1;
}
}
free(buf);
return 0;
}
第6章 程序的生成 Cpp、Gcc、As、ld
6.1 请提交每步生成的文件
生成 hello.i 文件
gcc -E hello.c -o hello.i
// 或
cpp hello.c > hello.i
生成 hello.s 文件
gcc -S hello.c -o hello.s
// 或
cc1 hello.i -o hello.s
// cc1 很可能不在path中，用一下代码
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/8/cc1 hello.i -o hello.s
生成 hello.o 文件
gcc -c hello.s -o hello.o
// 或
as hello.s -o hello.o
生成 hello.out文件
gcc hello.o -o hello.out
// 或
ld hello.o -lc -o hello.out
// ld 使用可能会出错
看文本文件的内容 File 文件名 看文件类型等，有一下多种方式
nano hello.c
more hello.c
cat hello.c
gedit hello.c
第7章 计算机数据类型的本质
7.1 运行sizeof.c填表
Windows中用VS可以轻易切换 X86/X64
Linux中
// 32位
gcc hello.c -m32
// 64位
gcc hello.c -m64
如果报错了
错误原因是：
系统中的gcc没有安装multilib 库；使用这个库可以在64位的机器上产生32位的程序
运行一下命令安装即可
sudo apt-get install gcc-multilib
sudo apt-get install g++-multilib
注意：sizeof()返回值为无符号整型
printf("%u", sizeof(int)); // M32
printf("%lu", sizeof(int)); // M64
第8章 程序运行分析
8.1 sum的分析
1. 运行结果与原因分析
运行结果：异常退出。
原因分析：无符号数 (len)0-1 = 4294967295；造成数组访问越界，程序异常结束。
设置访问限制，防止下标越界
运行结果：则输出整个数组所有数字之和。
原因分析：无符号数 (len)0-1 = 4294967295；程序访问了整个数组空间
2. 论述改进方法
方法一：把 i <= len – 1; 改为 i < len;
方法二：unsigned len 改为 int len
8.2 float的分析
大家都知道，在二进制世界中，浮点数是不精确的，因此直接用 < > == !=比较浮点数大小是很危险的，而且结果也是不确定的。
不考虑精度来比较浮点数大小是耍流氓。我之前的做法是基于精度对浮点数进行比较，比如，精度为2，如果 abs(a-b)<0.01，就说明 a==b。否则就是 a>b。
1. 运行结果与原因分析
产生原因分析：
第一组输入在表示为二进制时是无线循环的，而float只能表示到小数点后23位，所以要进行截断和舍入，被舍入为偶数。
第二组输入在表示为二进制时是有限的，所以表示为精确值不需要舍入，或者小数点6位之后的舍入值刚好是本身。
2. 论述编程中浮点数比较、汇总统计等应如何正确编程。
浮点数的表示是近似值，所以要尽量避免利用浮点数进行比较。
最好使用浮点数插值加精度限制来比较大小，例如
(a - b) < 1e-6
8.3 利用Fibonacci求黄金比例程序优化
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