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12位运算112.1位运算符语言提供了六种位运算符:112.1.1按位与运算112.1.2按位或运算212.1.3按位异或运算212.1.4求反运算312.1.5左移运算312.1.6右移运算312.2位域(位段)412.3本章小结612 位运算前面介绍的各种运算都是以字节作为最基本位进行的。 但在很多系统程序中常要求在位(bit)一级进行运算或处理。语言提供了位运算的功能,这使得语言也能像汇编语言一样用来编写系统程序。12.1 位运算符语言提供了六种位运算符: & 按位与 | 按位或 按位异或 取反 右移12.1.1 按位与运算 按位与运算符&是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时,结果位才为1,否则为0。参与运算的数以补码方式出现。例如:9&5可写算式如下: 00001001 (9的二进制补码) &00000101 (5的二进制补码) 00000001 (1的二进制补码)可见9&5=1。按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把a 的高八位清 0 ,保留低八位,可作a&255运算( 255 的二进制数为0000000011111111)。【例12.1】main() int a=9,b=5,c; c=a&b; printf(a=%dnb=%dnc=%dn,a,b,c);12.1.2 按位或运算按位或运算符“|”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时,结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。例如:9|5可写算式如下: 00001001 |00000101 00001101 (十进制为13)可见9|5=13【例12.2】main() int a=9,b=5,c; c=a|b; printf(a=%dnb=%dnc=%dn,a,b,c);12.1.3 按位异或运算 按位异或运算符“”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或,当两对应的二进位相异时,结果为1。参与运算数仍以补码出现,例如95可写成算式如下: 00001001 00000101 00001100 (十进制为12)【例12.3】main() int a=9; a=a5; printf(a=%dn,a);12.1.4 求反运算求反运算符为单目运算符,具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。例如9的运算为: (0000000000001001)结果为:111111111111011012.1.5 左移运算左移运算符“”是双目运算符。其功能把“ ”左边的运算数的各二进位全部左移若干位,由“”右边的数指定移动的位数,高位丢弃,低位补0。例如: a”是双目运算符。其功能是把“ ”左边的运算数的各二进位全部右移若干位,“”右边的数指定移动的位数。例如:设 a=15,a2表示把000001111右移为00000011(十进制3)。应该说明的是,对于有符号数,在右移时,符号位将随同移动。当为正数时,最高位补0,而为负数时,符号位为1,最高位是补0或是补1 取决于编译系统的规定。Turbo C和很多系统规定为补1。【例12.4】main() unsigned a,b; printf(input a number: ); scanf(%d,&a); b=a5; b=b&15; printf(a=%dtb=%dn,a,b);请再看一例!【例12.5】main() char a=a,b=b; int p,c,d; p=a; p=(p8; printf(a=%dnb=%dnc=%dnd=%dn,a,b,c,d);12.2 位域(位段)有些信息在存储时,并不需要占用一个完整的字节,而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时,只有0和1两种状态,用一位二进位即可。为了节省存储空间,并使处理简便,语言又提供了一种数据结构,称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域,并说明每个区域的位数。每个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。1. 位域的定义和位域变量的说明位域定义与结构定义相仿,其形式为: struct 位域结构名 位域列表 ;其中位域列表的形式为: 类型说明符 位域名:位域长度 例如: struct bs int a:8; int b:2; int c:6; ;位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明,同时定义说明或者直接说明这三种方式。例如: struct bs int a:8; int b:2; int c:6; data;说明data为bs变量,共占两个字节。其中位域a占8位,位域b占2位,位域c占6位。对于位域的定义尚有以下几点说明:1) 一个位域必须存储在同一个字节中,不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时,应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如:struct bs unsigned a:4 unsigned :0 /*空域*/ unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/ unsigned c:4 在这个位域定义中,a占第一字节的4位,后4位填0表示不使用,b从第二字节开始,占用4位,c占用4位。2) 由于位域不允许跨两个字节,因此位域的长度不能大于一个字节的长度,也就是说不能超过8位二进位。3) 位域可以无位域名,这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如: struct k int a:1 int :2 /*该2位不能使用*/ int b:3 int c:2 ;从以上分析可以看出,位域在本质上就是一种结构类型,不过其成员是按二进位分配的。2. 位域的使用位域的使用和结构成员的使用相同,其一般形式为: 位域变量名位域名 位域允许用各种格式输出。【例12.6】main() struct bs unsigned a:1; unsigned b:3; unsigned c:4; bit,*pbit; bit.a=1; bit.b=7; bit.c=15; printf(%d,%d,%dn,bit.a,bit.b,bit.c); pbit=&bit; pbit-a=0; pbit-b&=3; pbit-c|=1; printf(%d,%d,%dn,pbit-a,pbit-b,pbit-c);上例程序中定义了位域结构bs,三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向bs类型的指针变量pbit。这表示位域也是可以使用指针的。程序的9、10、11三行分别给三个位域赋值(应注意赋值不能超过该位域的允许范围)。程序第12行以整型量格式输出三个域的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第14行用指针方式给位域a重新赋值,赋为0。第15行使用了复合的位运算符&=,该行相当于: pbit-b=pbit-b&3位域b中原有值为7,与3作按位与运算的结果为3(111&011=011,十进制值为3)。同样,程序第16行中使用了复合位运算符|=,相当于:pbit-c=pbit-c|1其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值。12.3 本章小结1. 位运算是语言的一种特殊运算功能, 它是以二进制位为单位进行运算的。位运算符只有逻辑运算和移位运算两类。位运算符可以与赋值符一起组成复合赋值符。如&=,|=,=,=,=等。2. 利用位运算可以完成汇编语言的某些功能,如置位,位清零,移位等。还可进行数据的压缩存储和并行运算。3. 位域在本质上也是结构类型,不过它的成员按二进制位分配内存。其定义、说明及使用的方式都与结构相同。4. 位域提供了一种手段,使得可在高级语言中实现数据的压缩,节省了存储空间,同时也提高了程序的效率。
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