CS61C Lab02 完善笔记¶

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1. Makefiles 深入解析¶

问题解答¶

删除所有编译文件的目标：clean
编译所有程序的目标：all
当前编译器：gcc
C标准版本：C99（-std=c99）
引用变量：$(FOO)
Darwin系统：macOS/OS X
LFSR构建行号：通过分析应定位到$(LFSR_PROG): $(LFSR_OBJS)规则定义的行（具体行号需查看原始文件）

关键知识点¶

自动变量：
$< 表示第一个依赖文件
$@ 表示目标文件
$^ 表示所有依赖文件
条件指令：ifeq/else/endif 实现跨平台兼容
后缀规则：.c.o 定义通用编译规则

内存调试：

Makefile

valgrind --leak-check=full  # 完整内存泄漏检查
--track-origins=yes        # 追踪未初始化值的来源

常见陷阱¶

忘记在clean目标前加-忽略错误
头文件依赖缺失导致修改后不重新编译
跨平台编译时工具链差异（如macOS需要dsymutil）

2. 位操作核心技巧¶

代码优化分析¶

C

// 获取第n位
unsigned get_bit(unsigned x, unsigned n) {
    return (x >> n) & 1;  // 右移后取最后一位
}

// 设置第n位
void set_bit(unsigned *x, unsigned n, unsigned v) {
    *x = (*x & ~(1 << n)) | (v << n);  // 经典位操作模式
}

// 翻转位
void flip_bit(unsigned *x, unsigned n) {
    *x ^= (1 << n);  // 更简洁的异或实现
}

位操作要点¶

掩码构建：
设置位：mask = 1 << n
清除位：~mask
复合操作：
设置位：|=
清除位：&= ~mask
翻转位：^= mask
位移陷阱：
无符号数保证逻辑移位
有符号数右移是算术移位（补符号位）

3. 线性反馈移位寄存器原理¶

LFSR实现分析¶

C

void lfsr_calculate(uint16_t *reg) {
    unsigned MSB = (*reg >> 0) ^ (*reg >> 2) ^ (*reg >> 3) ^ (*reg >> 5);
    *reg = (MSB << 15) | (*reg >> 1);
}

关键概念¶

反馈多项式：x^16 + x^5 + x^3 + x^2 + 1
最大长度序列：2^n -1 个不重复状态（本实现为65535）
应用场景：
伪随机数生成
加密算法
通信编码

不同抽头位置效果¶

抽头组合	周期长度	随机性
(0,2,3,5)	65535	优
(0,1)	短	差

4. 动态内存管理最佳实践¶

正确实现要点¶

C

vector_t *vector_new() {
    vector_t *retval = malloc(sizeof(vector_t));  // 分配结构体
    retval->data = malloc(sizeof(int));           // 分配数据空间
    if (!retval || !retval->data) {
        free(retval);  // 关键：释放可能分配的部分内存
        allocation_failed();
    }
    // ...初始化...
}

内存操作对比¶

错误类型	问题	正确做法
返回栈地址	悬垂指针	malloc堆内存
浅拷贝结构体	双重释放	深拷贝数据
忘记释放	内存泄漏	配对free

realloc使用模式¶

C

void vector_set(...) {
    if (loc >= v->size) {
        int *new_data = realloc(v->data, (loc+1)*sizeof(int));
        if (!new_data) { /* 处理失败 */ }
        v->data = new_data;
        // 初始化新增元素...
    }
}