第12章_C语言位运算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第十二章,位运算,1,主要内容,12.1,位运算符和位运算,12.2,位运算举例,12.3,位段,2,概念,位运算是指按二进制位进行的运算。因为在系统软件中，常要处理二进制位的问题。,例如：将一个存储单元中的各二进制位左移或右移一位，两个数按位相加等。,语言提供位运算的功能，与其他高级语言（如,PASCAL,）相比，具有很大的优越性。,3,12.1,位运算符和位运算,运算符 含义 运算符 含义,按位与,取反,|,按位或,右移,(1),位运算符中除以外，均为二目（元）运算符，即要求两侧各有一个运算量。,(2),运算量只能是整型或字符型的数据，不能为实型数据。,语言提供的位运算符有：,说明：,4,12.1.1“,按位与”运算符（）,按位与是指：,参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为，则该位的结果值为；否则为。即：,，,例：,并不等于，应该是按位与运算：,注意：,如果参加,&,运算的是负数（如,-3&-5,），则要以补码形式表示为二进制数，然后再按位进行,“,与,”,运算。,00000011,(3),&,00000101,(5),00000001,(1),3&5,的值得,5,按位与的用途：,若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：,原来的数中为的位，新数中相应位为。,然后使二者进行运算，即可达到清零目的。,(1),清零,例：,原有数为，另找一个数，设它为，这样在原数为的位置上，该数的相应位值均为。将这两个数进行运算：,00101011,&,10010100,00000000,6,(2),取一个数中某些指定位,如有一个整数（个字节），想要取其中的低字节，只需将与,8,个,1,按位与即可。,0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0,a,b,c,0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0,7,(3),保留一位的方法：与一个数进行运算，此数在该位取。,即：,a=84,b=59,c=,a&b,=16,例：,有一数，想把其中左面第、位保留下来，运算如下：,01010100,(84),&,00111011,(59),00010000,(16),8,12.1.2“,按位或”运算符（,|,）,两个相应的二进制位中只要有一个为，该位的结果值为。,即,|,，,|,，,|,，,|,例：,060|017,将八进制数,60,与八进制数,17,进行按位或运算。,00110000,|,00001111,00111111,9,应用：,按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为。例如：如果想使一个数的低位改为，只需将与进行按位或运算即可。,例：,是一个整数（位），有表达式：,|,则低位全置为，高位保留原样。,10,12.1.3“,异或”运算符（,）,异或运算符,也称,XOR,运算符。它的规则是：,若参加运算的两个二进制位,同号则结果为（假）,异号则结果为（真）,即,:00=0,，,01=1,，,10=1,，,11=0,即,:071052=023,（八进制数）,00111001,00101010,00010011,例：,11,（）使特定位翻转,设有，想使其低位翻转，即变为，变为。可以将它与进行,运算，即：,运算符应用：,01111010,00001111,01110101,运算结果的低位正好是原数低位的翻转。可见，要使哪几位翻转就将与其进行,运算的该几位置为即可。,12,因为原数中的与进行,运算得，,得，故保留原数,。,例如：,012,00=012,（）与相,，保留原值,00001010,00000000,00001010,13,（）交换两个值，不用临时变量,例如：，。,想将和的值互换，可以用以下赋值语句实现：,ab,;,ba,;,ab,;,（,）,（,ab,的结果，,a,已变成）,（,）,（,ba,的结果，,b,已变成）,（,）,（,ab,的结果，,a,已变成）,14,执行前两个赋值语句：,“,；,”,和,“,；,”,相当于,b=,b(ab,),。,再执行第三个赋值语句：,。由于,a,的值等于（,），,b,的值等于（,），因此，相当于,a=,，即,a,的值等于,，等于。,得到原来的值。,即等效于以下两步：,15,12.1.4“,取反”运算符（）,是一个单目（元）运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将变，将变。例如，是对八进制数（即二进制数）按位求反。,0000000000010101,（）,1111111111101010,(,八进制数,177752),16,L6,L7,17,L8,L9,18,12.1.5,左移运算符（）,左移运算符是用来将一个数的各二进制位全部左移若干位。,例如：,a=),右移运算符是,a2,表示将,a,的各二进制位右移,2,位，移到右端的低位被舍弃,对无符号数,高位补,0,。,例如：,a=017,时,:,a,的值用二进制形式表示为,00001111,，舍弃低,2,位,11,：,a2=00000011,右移一位相当于除以,2,右移,n,位相当于除以,2n,。,21,在右移时,需要注意符号位问题：,对无符号数,右移时左边高位移入,0,；对于有符号的值,如果原来符号位为,0(,该数为正,),则左边也是移入,0,。如果符号位原来为,1(,即负数,),则左边移入,0,还是,1,要取决于所用的计算机系统。有的系统移入,0,有的系统移入,1,。移入,0,的称为“逻辑右移”,即简单右移；移入,1,的称为“算术右移”。,22,例：,a,的值是八进制数,113755,：,a:1001011111101101,（用二进制形式表示）,a1:0100101111110110 (,逻辑右移时,),a1:1100101111110110 (,算术右移时,),在有些系统中,a1,得八进制数,045766,而在另一些系统上可能得到的是,145766,。,Turbo C,和其他一些,C,编译采用的是算术右移,即对有符号数右移时,如果符号位原来为,1,，左面移入高位的是,1,。,23,12.1.7,位运算赋值运算符,位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。,例如,:&=,|=,=,=,=,例：,a&=b,相当于,a=a&b,a =2,相当于,a=a 4,目的是使要取出的那几位移到最右端,未右移时的情况 右移,4,位后的情况,26,设置一个低,4,位全为,1,其余全为,0,的数。,(0 4)&(0 4),程序如下：,#include,void main(),unsigned,a,b,c,d,;,scanf(“%o”,&a,);,b=a4;,c=,(,04);,d=,b&c,;,printf(“%o,%dn%o,%dn”,a,a,d,d,);,运行情况如下：（输入）,，,217,（的值）,，,13,（的值）,输入的值为八进制数,331,，,其二进制形式为,11011001,经运算最后得到的,d,为,00001101,即八进制数，十进制数,13,。,27,例,12.2,循环移位,要求将进行右循环移位,将右循环移位，即将中原来左面（）位右移位，原来右端位移到最左面位。,28,将的右端位先放到中的高位中，实现语句：（）；,将右移位，其左面高位位补，,实现语句：；,将与进行按位或运算，即,|,；,步骤：,29,程序如下：,#include,void main(),unsigned,a,b,c,;,int,n;,scanf(“a,=%,o,n,=%,d”,&a,&n,);,b=an;,c=,c|b,;,printf(“%on%o”,a,c,);,运行情况如下：,，,3,运行开始时输入八进制数,157653,，,即二进制数,1101111110101011,循环右移位后得二进制数,0111101111110101,即八进制数,75765,30,12.3,位,段,信息的存取一般以字节为单位。实际上，有时存储一个信息不必用一个或多个字节，例如，“真”或“假”用或表示，只需位即可。在计算机用于过程控制、参数检测或数据通信领域时，控制信息往往只占一个字节中的一个或几个二进制位，常常在一个字节中放几个信息。,31,可以人为地将一个整型变量,data,分为几部分。,但是用这种方法给一个字节中某几位赋值太麻烦。可以位段结构体的方法。,怎样向一个字节中的一个或几个二进制位赋值和改变它的值呢？可以用以下两种方法,:,（,2,）位段,C,语言允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为“位段”或称“位域”,(bit field),。利用位段能够用较少的位数存储数据。,32,程序如下：,struct,packed-data,unsigned,：；,unsigned,：；,unsigned,：；,unsigned,：；,int,；,data,；,33,（,1,）位段成员的类型必须指定为,unsigned,或,int,类型。,（,2,）,若某一位段要从另一个字开始存放，可用以下形式定义：,unsigned,：,1,；,unsigned,b,：；一个存储单元,unsigned,：；,unsigned,：；另一存储单元,a,、,b,、,c,应连续存放在一个存储单元中，由于用了长度为的位段，其作用是使下一个位段从下一个存储单元开始存放。因此，只将,a,、,b,存储在一个存储单元中，,c,另存在下一个单元,(“,存储单元”可能是一个字节，也可能是,2,个字节，视不同的编译系统而异,),。,关于位段的定义和引用的说明：,34,(3),一个位段必须存储在同一存储单元中，不能跨两个单元。如果第一个单元空间不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一个单元起存放该位段。,(4),可以定义无名位段。,(5),位段的长度不能大于存储单元的长度，也不能定义位段数组。,(6),位段可以用整型格式符输出。,(7),位段可以在数值表达式中引用，它会被系统自动地转换成整型数。,关于位段的定义和引用的说明：,35,