CSAPP 信息存储

1、信息存储

大多数计算机使用 8 位的块，或者字节，作为最小的可寻址的内存地址，而不是访问内存中单独的位。机器级程序将内存视为一个非常大的字节数组，称为虚拟内存，内存中每个字节都来自唯一的数字标识，称为它的地址，所有可能地址的集合就是虚拟内存地址空间。简而言之，这个虚拟内存地址空间只是一个展现给机器级程序的概念性映像。实际的实现包括，动态随机访问存储器，闪存，磁盘存储器，特殊硬件和操作系统结合起来，为程序提供一个看上去统一的字节数组。

每台计算机都有一个字长，指明指针数据的标称大小。因为虚拟地址是以这样的一个字来编码的，所以字长决定的最重要的系统参数就是虚拟地址空间的最大大小。也就是说，对于一个字长为 w 的机器而言，虚拟地址的范围0~2的w次方，程序最多访问2 的w 次方个字节。

虚拟地址和物理内存：

2、寻址和字节顺序

字节顺序：内存中如何排列字节。排列表示一个对象有两种方法，大端法和小端法。

例：一个 8 位的整数，大端法表示内存中的排列 [ 7,6,5....2,1,0] ，其中 7 是最高有效位，0是最低有效位。小端法表示完全相反。某些机器在内存中按照从低到高的顺序存储对象，称为小端法。另一些机器则按照从最高到最低的字节顺序存储，称为大端法。

大端法和小端法

字节顺序产生的问题：

1）、小端产生的数据发送到大端，字里的字节变成反序

2）、当阅读表示整数数据的字节顺序时，字节顺序也很重要。

3）、当编写规避正常的类型系统的程序时。

3、布尔运算和位运算

布尔代数常见运算符

①、布尔运算 ~ 对应逻辑运算非。也就是取反的意思，假设 p 是0，那么~p 就是1；反之亦然。

②、布尔运算 & 对应逻辑运算与。有且只有 p 和 q 都为 1 时，p & q 才等于1。

③、布尔运算 | 对应逻辑运算或。p 和 q 只要有一个为 1，那么 p | q 都等于1。

④、布尔运算 ^ 对应逻辑运算异或。如果p、q两个值不相同，则异或结果为1。如果p、q两个值相同，异或结果为0。

上面说的规则都是单个二进制进行运算。如果将其扩大到w位二进制。比如两个二进制[aw,aw-1...a1]和[bw,bw-1...b1]，它们的四种运算则是对两者每一个相对应的位上做相应的运算。这里我们给个例子：假设 w=4，a=[0110]，b=[1100]。那么四种运算 a&b、a|b、a^b、~b 结果分别如下：

C 语言是支持按位布尔运算的。也就是我们上面所讲的四种布尔运算符其实也是 C 语言所使用的。在 C 语言中，这些运算符能运用到任何 “ 整型” 的数据类型。也就是声明为 char 或者 int 的数据类型，无论它们有没有 short、long或者 unsigned。下面给出对 char 数据类型表达式求值的例子：