2017-2018-3 20155337《信息安全系统设计基础》第3周学习总结
教材学习内容总结
- 研究数字在计算机中是如何存储的，以及值的范围和算术属性，有助于我们跨越不同的机器、系统以及编译器获得更好的可移植性。了解这些细节非常重要，程序员有责任和义务编写健壮的程序，了解其内部如何工作，其不良行为背后的原因，对于安全领域也有非常高的价值。
信息的存储：编码
单个的位没啥用处，当把位组合在一起（字节8个位），再进行某种解释，赋予不同的含义，我们就能表示世间万物了。每个程序都可以简单的视为一个字节块，程序本身就是一个字节序列。
十六进制
由于二进制信息太过冗长，于是在描述位模式的时候不是很方便，就发明了16进制。这里没什么好说的了，如下表：
- 可以使用公式：n = i + 4j 其中n = 11 ；i的取值范围是[0-3]对应的值为：0对应1,1对应2,2对应4,3对应8相当于2的i次幂，j就代表多少个0。回到上面的例子中，11 = 3 + 4 X 2 就可以写成0X800 (j=2两个0，i=3对应8)。算是奇技淫巧吧，了解一下就可以了。
对于16进制和10进制的相互转化就无非是反复乘以或者除以16，也没啥好说的了。
字
我们前面说过虚拟地址空间可以使得我们很方便的范围到每个字节，但是虚拟地址是以一个字来进行编码的，所以字的长度就决定了我们能范围的最大范围。对于我们使用的32位的计算机而言，程序最多范围2的32次方个数据，也就是我们经常所说的4GB
数据大小
关注数据大小的原因是使得程序对于不同数据类型的大小不敏感，如果我们用一个int类型（4字节）来存一个指针（64位下可能是8字节）就会带来不小的麻烦。
寻址和字节顺序
对于跨越多个字节的数据、指令和控制信息，我们必须要知道他的地址是什么，以及是按照什么顺序在计算机中存储的。对于同样的一个数字：1234567；有两种存储方法：
就数据1234567来说，它跨越了4个字节，从0x100开始到0x103结束，我们除了必须要知道开始的地址0x100外，还有一个重要的就是必须要了解是何种顺序在计算机中存储的。就具体的应用来说，至少有下面三个方面：
①通过网络在不同机器以及系统中传递数据时，必须要遵守建立的字节顺序；
②强制类型转换：不会改变真实指针，只是告诉编译器以新的类型来解释数据；
③阅读表示整数的数据类型时（不是很理解）
字符串：文本数据比二进制数据有更强的平台独立性
字符串是以null（0）字符结尾的字符数组，在任何系统上面都能看到相识的结果。但二进制机器码就不一样了：
编译成不同的机器码的结果如下：
因此：二进制代码是不兼容的，从机器的角度来看，程序仅仅只是字节序列。
布尔运算
关于布尔运算的基本的方法与、或、非、异或就不在叙述了。除了判断逻辑以外讲讲有什么用：
掩码运算：举一个例子，我们要用守蒙住脸蛋防止别人看到我们的脸，但是我们又很想看看对方长啥样子，这时候就会留一个缝隙，让眼睛可以往外边看。这基本上就是掩码的功能了。我们有选择的屏蔽了一些信号，如长相。又如：0xFF（1111 1111）任何一个数与上0xFF，就能将最低的8位保留下来。
位运算与逻辑运算的区别：逻辑运算认为非0就是true，而0表示false；逻辑运算如果第一个表达式能确定结果就不会对第二个求值。
移位运算：
对于无符号的数，右移动必须是逻辑上的。对于有符号的数，可以是任何一种，但常用的是算术右移动
教材学习中的问题和解决过程
小数值与二进制数与十进制数之间的转换
考虑二进制小数表示的一个简单方法是将一个数表示为形如x/(2^k)的小数。将这个形式表示为二进制的过程是:使用x的二进制表示，并把二进制小数点插人从右边算起的第k个位置。举一个例子，对于25/16,我们有25=11001。然后把二进制小数点放在从右算起的第4位，得至1. 1001。把分数拆分成若干形如1/(2x)之和的形式，例如25/16=1/(20)+1/(21)+1/(24)，那么可以知道，小数点前为1，小数点后第一位和第四位为1，小数点后其他位为0。
其他（感悟、思考等，可选）
计算机将信息按位编码，通常组织成字节序列，用不同的编码方式表示整数实数和字符
串，不同的计算机模型，在编码数字和多字节数据中的字节排序时使用不同的约定。C 语言
中的设计可以包容多种不同的字长和编码的实现，虽然高端机器逐渐开始使用64位字长，但
目前大多数及其仍使用32位。大多数机器对整数使用补码编码而对浮点数使用IEEE浮点编码
，并且理解算数运算的特性，对于想使编写的程序能在全部数值范围上正确运算的程序员来
说很正要。
在相同长度的无符号和有符号整数之间进行的强制类型转换时，大多数C 语言实现遵循
的原则是底层的位模式不变，在补码机器上，对于一个w位的值这种行为是由函数来描述的>。C语言隐式的强制类型转换会出现许多程序员无法预计的结果，常常导致程序错误。
由于编码长度有限，传统整数和实数运算相比，计算机运算具有完全不同的属性。当超>出表示范围的时候，有限长度引起的数值溢出，当浮点数非常接近0从而转换0时也会发生下
溢。
和大多数其他程序语言一样，C语言实现的有限整数运算和直式的整数运算相比，有一>些特殊的属性。例如溢出。但无符号数和补码的运算都满足整数运算的许多其他属性，包括
结合律交换律分配律，这就允许编译器做很多优化。
最常见的浮点表示方式是由IEEE 标准754定义的，我们必须非常小心地使用浮点运算，
只有有限范围和精度，且不遵守普遍的算数属性
学习进度条
| 代码行数（新增/累积） | 博客量（新增/累积） | 学习时间（新增/累积） | 重要成长 | |
|---|---|---|---|---|
| 目标 | 5000行 | 30篇 | 400小时 | |
| 第五周 | 107/200 | 1/2 | 12 |
参考资料
- 深入理解操作系统(第3版)