ICS Lab1-DataLab

Deadline: 2023-10-11 23:59:59

实验前阅读：学术诚信（什么事情能做，什么不能）

一、实验简介

CSAPP 第二章配套实验。

本实验的目的是加深同学们对整数和浮点数二进制表示的认识。同学们需要解出若干程序谜题，编写代码并通过正确性测试，最后提交代码和报告。希望同学们多加思考，在解题过程中能学到的远不止二进制本身，还能加深对位运算的理解，以及学到一些算法知识。

实验分为基础部分和荣誉部分，如果完成所有实验的基础部分，可以保证得到B类成绩。请注意：荣誉部分十分困难，无法得到所有分数很正常，推荐希望得到A类成绩的同学完成。我们会在每次lab结束后公布班级的lab得分情况。

本次实验基础部分共90分，荣誉部分共10分。

二、部署实验环境

（1）下载

下载链接：datalab-handout

这是一个 tar 文件，需要对其解包。

（ubuntu 虚拟机 or WSL）打开终端，进入到上述文件对应的目录下，然后执行如下命令：

1
tar -xf datalab-handout.tar

会在当前目录解包出一个 datalab-handout 文件夹，其中的内容就是本次实验用到的的文件了。

（2）准备工作

确保已安装了 gcc

在终端中检查是否安装了 gcc：

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gcc -v

如果已安装，终端将会反馈版本信息，否则会反馈 command not found 。

如未安装，尝试执行以下命令进行安装：

1
sudo apt-get install gcc

确保已安装了 make

检查是否安装 make，在终端输入：

1
make -v

同理，如未安装，尝试以此执行以下命令：

1
2
3
sudo apt-get update
sudo apt-get install make
sudo apt-get install libc6 libc6-dev libc6-dev-i386

确保实验文件能正常 make 并运行测试

在终端中进入 datalab-handout/ 文件夹目录。

键入 ls 查看内容，你应当看到如下文件：

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2
Driverhdrs.pm  Makefile  bits.c  btest.c  decl.c  driver.pl  ishow.c
Driverlib.pm   README    bits.h  btest.h  dlc     fshow.c    tests.c

在终端中依次执行如下命令，以生成可执行文件并执行：

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2
make clean && make all
./btest

如果过程顺利，最后会输出测试结果，最后一行为 Total points: 0/96 。

如果过程中出现如下报错：

1
/usr/bin/ld: cannot found -lgcc

或 

1
fatal error: bits/libc-header-start.h: No such file or directory

那么尝试执行：

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sudo apt install gcc-multilib

确保dlc（data lab compiler）能正常执行

依然在 datalab-handout/ 目录下，

执行：

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./dlc bits.c

如果执行立即结束并且没有任何反馈，则没有问题。

三、实验提示与说明

（1）如何入手

推荐阅读顺序：本文档 > README > bits.c 的注释部分。

README 是原书配套lab的原版文件，对实验文件做了较为详细的介绍。

bits.c 是同学们唯一需要编辑的文件，其中包含了谜题规则介绍， 22 个谜题以及谜题内容、难度、分数等。

上面的两个文件请务必仔细阅读。

注意到，每一个谜题包含了如下信息：

  • 能使用的运算符。

  • 能使用的运算符总数量。
  • 能使用的常数的值域范围。
  • 变量类型。

  • 能否使用控制语句（如 if ）等。

（2）测试

  • 除了 bits.c ，你不应该编辑任何其余文件。

  • 完成谜题后，需要检验自己的代码是否正确：

    • 首先，执行下述指令，检查每个函数使用的运算符类型、数目是否符合要求：

      1
      ./dlc -e bits.c

    • 如没有任何报错，按顺序执行下述指令，测试每个函数的正确性：

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      2
      make clean && make all
      ./btest

    • btest 执行时会给出每个谜题（函数）是否通过测试（未通过时会给出测试数据），并且会计算你的最终得分。

    • btest 给出的得分最高为96分，对于进阶部分的三道题，如果操作数达到挑战要求，每题分别有额外的1、1、2分加分，总计100分。你可以使用dlc检查自己的操作数量。

  • 你可以利用上 ./ishow 和 ./fshow 来帮助你调试（用法见 README）。

四、提交实验

（1）内容要求

你需要提交至少两份文件，包含你的 bits.c 和一份实验报告。

实验报告应该包含以下内容：

  • 实验标题，你的姓名，学号。

  • 你在终端中执行 ./dlc -e bits.c 后的截图。
  • 你在终端中执行 ./btest 后的截图。
  • 描述你实现每个函数的思路，要求简结清晰。
  • 如果有，请务必在报告中列出引用的内容以及参考的资料。
  • 对本实验的感受（可选）。

  • 对助教们的建议（可选）。

（2）格式要求

可提交 .md 文件或者 .pdf 文件。不要提交 .doc 或 .docx 文件。

将你的 bits.c 和实验报告打包成 tar 文件。

请注意，不要以为打包成 zip 后把后缀改成 tar 就能得到一个 tar 文件，这是两种不一样的文件格式！ 实际上标识一个文件的，除了他的后缀名，还有文件内容的头部几个字节，这被称为魔数（Magic Number），这个列表列出了迄今为止所有约定的魔数。

可按如下流程操作：

  1. 新建文件夹，以你的学号命名（例如 22307130001）。将你要提交的两份文件放入文件夹中。

  2. 在终端中进入到目录 22307130001/，执行 cd .. 返回到上级目录，然后：

    1
    tar -cf 22307130001.tar 22307130001/

    这将得到一个名为 22307130001.tar 的文件。（该学号仅为示例，请使用你的学号）

  3. 在 elearning 上对应作业处提交打包完成的 tar 文件。

（3）打分规则

  • 实验谜题的正确性占比 85%（其中包含90%基础分以及10%荣誉），实验报告和代码风格占 15% 。（C语言和C++不同，一个作用域下的所有局部变量的声明应该放在最上面）

  • 实验报告的字数和打分无明显关系，报告的内容清晰即可，过于冗长的报告可能是减分项。
  • 对每道谜题请先做思考，不要立即使用搜索引擎。

  • 不允许抄袭其它人的代码，一旦发现，零分处理。

五、参考资料

  • http://csapp.cs.cmu.edu/3e/labs.html （lab来源，本实验相较原文件有改动）

  • 本文档编写时参考了22年的实验文档。

  • 22年的文档编写时参考了20年的实验文档。