大一上語言基礎(chǔ)13版

1、1功能（1）取出或判斷數(shù)據(jù)中指定的位例如，如果要取short型變量x的低字節(jié)（即低八位），則可以作如下運算： x & 0 x00ff。如果要取短整型short變量x的高字節(jié)（即高八位），則可以作如下運算： x & 0 xff00例如， 判斷char型變量x的第3位是否為1（最低位為第0位）if ( (x & 0 x08) != 0) 或者if (x & 0 x08 )若條件表達式“(x & 0 x08) != 0”的值為1（真），則表示x的第3位為1，否則表示x的第3位為0。特別要注意:由于“按位與”運算符“&”的優(yōu)先級要低于關(guān)系運算符“!=”，因此，表達式“(x & 0 x08)”外面的一對

2、圓括號不能省略。“按位與”運算符（&）特別要的是，如果參加“按位與”運算的對象為負(fù)整數(shù)，則在計算機中是以補碼形式表示的。例如，負(fù)字符型數(shù)-13（二進制補碼的十六進制表示為 0 xf3）與字符型數(shù)21（十六進制表示為0 x15）進行“按位與”如下： -13&21=17，即0 xf3&0 x15=0 x11。1 1 1 1 0 0 1 1-13的二進制數(shù)補碼表示（&） 0 0 0 1 0 1 0 121的二進制數(shù)補碼（正數(shù)的補碼是其本身）0 0 0 1 0 0 0 1運算優(yōu)先級由高到低：!(邏輯非) - 按位取反 -算術(shù)運算符-運算符 - 關(guān)系運算符- 按位與&、按位異或、按位或| - & - |

3、 - 賦值運算符“按位與”運算符（&）若兩個運算對象的對應(yīng)二進制位均是1，則結(jié)果的對規(guī)則 應(yīng)位是1，否則為0。即對應(yīng)二進制位上可能的“按位與”運算組合為 0&0=0，0&1=0，1&0=0，1&1=1例如，字符型數(shù)（假設(shè)一個字符型數(shù)占8位二進制位，下同）13（十六0 0 0 0 1 1 0 1 13的二進制數(shù)進制表示為0 x0d）與字符型數(shù)21（&）0 0 0 1 0 1 0 1 21的二進制數(shù)（十六進制表示為0 x15）進行“按0 0 0 0 0 1 0 1位與”如下：13&21=5， 即0 x0d&0 x15=0 x05。13.1 二進制位運算位運算指對二進制位進行的運算。每個二進制位中只

4、能存放0或1。通常，將一個數(shù)據(jù)用二進制數(shù)表示后，最右邊的二進制位稱為最低位（第0位），最左邊的二進制位為最。C語言提供了六種位運算符注意位 運 算 符意 義 在這六種位運算符中，其中的按位取反是單目運算符，只有一個&按位與運算對象，其他均為雙目運算符，|按位或有兩個運算對象。按位異或 位運算的運算對象只能是整型按位取反右移或char型數(shù)據(jù)，但不能是實型數(shù)據(jù)。第13章 位運算二進制位運算位段程序舉例計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)(1)- C語言程序設(shè)計(13)sunjiason電子工程系 信息認(rèn)知與智能系統(tǒng)羅姆樓6-104:/627961932015.1.2“按位或”運算通常用于把一個數(shù)據(jù)的某些位置為1，而

5、其余位不變。例如，要將short 型變量x的低字節(jié)（即低八位）置1，而高字節(jié)（即高八位）不變，則可以用如下賦值語句：x=x | 0 x00ff; 或x |= 0 x00ff;如果要將short型變量x的高字節(jié)置1，而低字節(jié)不變，則可以用如下賦值語句：x=x|0 xff00; 或x |= 0 xff00;又如，為了將 型變量x的第0位與第4位強置1，而其余位不變，則可以用如下賦值語句：x=x | 0 x00000011; 或x |= 0 x00000011;“按位或”運算符（|）“按位或”運算符（|）若兩個運算對象的對應(yīng)二進制位中有一個是1，則結(jié)規(guī)則 果的對應(yīng)位是1，否則為0。即對應(yīng)二進制位上可

6、能的“按位或”運算組合為0|0=0，0|1=1，1|0=1，1|1=1例如， char整數(shù)13（十六進制表示0 0 0 0 1 1 0 1 13的二進制數(shù)為0 x0d）與char整數(shù)21（十六進制表示為0 x15）進行“按位或”如下：(|) 0 0 0 1 0 1 0 1 21的二進制數(shù)因此，13|21=29，即0 x0d|0 x15=0 x1d。 0 0 0 1 1 1 0 1又如，char型數(shù)-13（二進制補碼的十六進制表示為0 xf3）與char型數(shù)21（十六進制表示為0 x15）進行“按位或”。 1 1 1 1 0 0 1 1-13的二進制數(shù)補碼表示（|） 0 0 0 1 0 1 0

7、121的二進制數(shù)補碼（正數(shù)的補碼是其本身）1 1 1 1 0 1 1 1因此，-13|21=-9，即0 xf3|0 x15=0 xf7#include main( )k，a10=23,14,24,31,46,55,33,68,27,40;for (k=0; k10; k+) pr f(5d，ak);pr f(n);for (k=0; k 10; k+)ak &= 0 xfe; /*將正整數(shù)轉(zhuǎn)換為不大于它的最大偶數(shù)*/ for (k=0; k 10; k+)pr f(5d，ak);pr f(n);上述程序的運行結(jié)果為23 14 24 31 46 55 33 68 27 4022 14 24 30

8、 46 54 32 68 26 40注意：在某些情況下，&可替代邏輯&：比如： if (a=0) & (b=0)寫作： if (a=0) & (b=0)是等價的。但前一個執(zhí)行效率更高，因為a不為0時，不再判斷b=0?！纠?3-1】 編制一個C程序，其功能是將正整型數(shù)組中所有元素轉(zhuǎn)換為不大于它的最大偶數(shù)，并顯示輸出。為了將一個正整數(shù)轉(zhuǎn)換為不大于它的最大偶數(shù)，只需將該正整數(shù)所對應(yīng)的二進制數(shù)的最低位清零即可，即用 0 x e與該正整數(shù)作“按位與”運算。其C程序如下：（2）將數(shù)據(jù)中的指定位清零例如，要將短整型short變量x的低字節(jié)（即低八位）清零，則可以用如下賦值語句：x=x & 0 xff00;

9、或 x &= 0 xff00;這里0 xff00 被稱為掩碼（mask）。如果要將短整型short變量x的高字節(jié)（即高八位）清零，則可以用如下賦值語句：x=x & 0 x00ff; 或 x &= 0 x00ff;如果要將整型 變量x的高16位清零，則可以用如下賦值語句：x=x & 0 x0000 f;或 x &= 0 x0000 f;又如，為了將短整型short變量x的第4位清零，則可以用如下賦值語句：x=x & 0 xffef; 或 x &= 0 xffef;判斷某一位是否為1，經(jīng)常用來判斷是否滿足某個特性。比如，判斷一個從文件目錄中讀入的某文件屬性是否是子目錄：if (Win32_Find

10、_Data dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY)此語句絕對不能寫成：if (Win32_Find_Data dwFileAttributes = FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY)因為一個文件的屬性的包含多種情況，比如，可能Win32_Find_Data.dwFileAttributes = 0 x00000011表示此文件既是目錄（FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY=0 x00000010）又是只讀的（FILE_ATTRIBUTE_READONLY=0 x00000001）。3“按位取反”運算符（）按位取反”運

11、算符（）將運算對象中的各二進制位值取反，即將0變規(guī)則為1，1變?yōu)?。對應(yīng)二進制位上可能的“按位取反”運算組合為0=1，1=0例如， 對char型數(shù)13（十六 （） 0 0 0 0 1 1 0 1 13的二進制數(shù)進制表示為0 x0d）進行“按位取反”運算如下：1 1 1 1 0 0 1 0因此，13= -14，即0 x0d=0 xf2?！边\算符（）規(guī)則 將運算對象中的每個二進制位向動若干位，從左邊移出去的部分被丟棄，右邊空出的低位部分補0。例如：若x=3; x = x 3; 則x值為24，相當(dāng)于x=x*8; 8=23一般來說，將整數(shù)k位，相當(dāng)于將該整數(shù)乘以2k 。性質(zhì)設(shè)x與y均為整型數(shù)據(jù)，則有

12、(xy)y=x利用“按位異或”的這個性質(zhì)，可以實現(xiàn)不借助于第三者交換兩個整型變量的值：x=xy; y=xy; x=xy;性質(zhì)使數(shù)據(jù)中的某些位取反，即將0變?yōu)?，1變?yōu)?。例如，要將short型變量x的低字節(jié)（即低八位）按位取反，而高字節(jié)（即高八位）不變，則可以用如下賦值語句： x=x0 x00ff;又如，為了將short型變量x的第0位與第4位取反，而其余位不變，則可以用如下賦值語句：x=x0 x0011;同一個數(shù)據(jù)進行異或運算后，其結(jié)果為0。利用異或運算的這個性質(zhì)，可以將變量清零。例如，為了將 型變量x清零，則可以用如下賦值語句：;“按位異或”運算符（） “按位異或”運算符（）若兩個運算對象

13、的對應(yīng)二進制位不相等，則結(jié)果的規(guī)則 對應(yīng)位是1，否則為0。即對應(yīng)二進制位上可能的“按位異或”運算組合為 00=0，01=1，10=1，11=0例如， char型數(shù)13（十六進制表0 0 0 0 1 1 0 1 13的二進制數(shù)示為0 x0d）與char型數(shù)21（十六 () 0 0 0 1 0 1 0 1 21的二進制數(shù)進制表示為0 x15）進行“按位異 或”如下：0 0 0 1 1 0 0 0因此，1321=24，即0 x0d0 x15=0 x18。 按位異或又被稱為：“不進位加”又如，char型數(shù)-13（二進制補碼的十六進制表示為0 xf3）與char型數(shù)21（十六進制表示為0 x15）進行“

14、按位異或”如下：1 1 1 1 0 0 1 1 -13的二進制數(shù)補碼表示（）00 0 1 0101 21的二進制數(shù)補碼（正數(shù)的補碼是其本身）1 1 1 0 0 1 1 0因此，-1321=-26，即0 xf30 x15=0 xe6#include main( )k, a10=23,14,24,31,46,55,33,68,27,40;for (k=0; k10; k+) pr f(5d, ak); pr f(n);for (k=0; k10; k+)ak |= 0 x00000001; /*將正整數(shù)轉(zhuǎn)換為不小于它的最小奇數(shù)*/for (k=0; k 2; 則x值為3，相當(dāng)于x=x/4; 4=2

15、2一般來說，將整數(shù)算術(shù)右移k位，相當(dāng)于將該整數(shù)除以2k 。13.1.6 “右移”運算符（） “右移”運算符（）將運算對象中的每個二進制位向右移動若干位，從規(guī)則 右邊移出去的低位部分被丟棄。但左邊空出的部分是補0還是補1，要視下列具體情況而定：若右移對象為無符號整型數(shù)，則右移后左邊空出的部分補0。若右移對象為一般整型數(shù)或字符型數(shù)據(jù)，當(dāng)該數(shù)據(jù)的最為0（對于一般整型來說即為正數(shù)），則右移后左邊空出的部分補0。當(dāng)該數(shù)據(jù)的最為1（對于一般整型來說即為負(fù)數(shù)），則與使用的編譯系統(tǒng)有關(guān)。有的編譯系統(tǒng)將右移后左邊空出的部分補1，稱為“算術(shù)右移”；有的編譯 系統(tǒng)將右移后左邊空出的部分補0，稱為“邏輯右移”。 32

16、位編譯系統(tǒng)VS2008，屬于“算術(shù)右移”。513.3 程序舉例【例13-3】 編寫一個C程序，其功能是：從鍵盤輸入一個無符號整數(shù)m以及位移位數(shù)n，當(dāng)n0時，將m循環(huán)右移n位，當(dāng)n0時，將m循環(huán) |n|位。將一個無符號整數(shù)m循環(huán)移n位的方法如下：首先用sizeof( )函數(shù)確定一個無符號整數(shù)所占的二進制位數(shù)k。如果是循環(huán)右移，則先將m右移n位（即將原數(shù)的高k-n位移到低位），再將mk-n位（即將原數(shù)的低n位移到高位），然后將它們作按位或運算（即將它們合并）。如果是循環(huán)，則先將mn位（即將原數(shù)的低k-n位移到），再將m右移k-n位（即將原數(shù)的高n位移到低位），然后將它們作按位或運算（即將它們合并）

17、。struct packed_x unsignedf1:2;unsignedf2:1;unsignedf3:2; n;非位段成員n在位段成員f1、f2與f3之后。但不管位段成員在兩個位段成員之間，或非位段成員在所有位段成員之后，非位段成員總是從下一個字節(jié)開始存放，當(dāng)前字節(jié)剩下的位空間不再使用。非位段成員的 方式與普通結(jié)構(gòu)體成員的 方式完全相同。(7) 位段結(jié)構(gòu)體類型變量中的位段成員可以在一般的表達式中被 ，并被自動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的整數(shù)。例如，下列賦值語句是合法的：p=x.f4 + 2*x.f2;(6) 在位段結(jié)構(gòu)類型定義中，可以包含非位段成員。例如， struct packed_xn;unsign

18、edf1:2;unsignedf2:1;unsignedf3:2;其中n為非位段成員，它單獨占4個字節(jié)。非位段成員也可以在兩個位段成員之間，例如，struct packed_x unsignedf1:2;n;unsignedf2:1;unsignedf3:2;非位段成員n在位段成員f1與f2之間。非位段成員也可以在所有位段成員之后，例如，(5) 不能用sizeof求段位成員的大小。例如，struct unsigned char a:3; unsigned char b:2; unsigned char c:3; byte;byte.a=07; byte.b=02; byte.c=06; siz

19、eof(byte.a);編譯時，會出現(xiàn)錯誤信息：error C2070: illegal sizeof operand每個位段（成員）所占的二進制位數(shù)一般過一個機器字長。位段不能說明為數(shù)組，也不能用指針指向位段成員。例如，struct unsigned char a:3; unsigned char b:2; unsigned char c:3; byte;byte.a=07; byte.b=02; byte.c=06; char *p; p=&byte.a;編譯時，會出現(xiàn)錯誤信息：error C2104: & on bit field ignoredstruct packed_data un

20、signed char f1:2; unsigned char f2:1; unsigned char :2; unsigned char f3:3;在這個位段結(jié)構(gòu)定義中的第3個位段（成員）是無名位段，它占有2個二進制位，在位段f2與f3之間起分隔（或占位）作用。無名位段所占用的空間不起作用。如果無名位段的寬度值為0，則表示下一個位段從一個新的字節(jié)開始存放。例如，struct packed_data unsigned char f1:2; unsigned char f2:1; unsigned char :0; unsigned char f3:3;這個位段結(jié)構(gòu)要占2個字節(jié)。6第二個執(zhí)行語句

21、pr f(sizeof x = %dn, sizeof x);是輸出項為位段結(jié)構(gòu)體類型變量的大小，x中位段a,b,c共9位，可以存放在一個unsigned short中，同非位段short成員 k，組成一個無符號的 型變量。因此輸出結(jié)果為sizeof x = 4 。第三個執(zhí)行語句pr f(%xn, x.k);是按整型格式說明符%x輸出構(gòu)體類型變量x中short型成員x.k的值，即輸出為a。第四個執(zhí)行語句pr f(sizeof x.k = %dn, sizeof x.k);是輸出項為位段結(jié)構(gòu)體類型變量的同非位段short成員k。因此輸出結(jié)果為sizeof x.k = 2 。在上述程序的位段結(jié)構(gòu)類

22、型中，定義了三個位段a，b，c， 以及非位段成員k，當(dāng)為位段結(jié)構(gòu)類型變量x中的各成員賦 值后，它們在計算機內(nèi)存中被分配的單元以及為各位 段賦值后的狀態(tài)如圖13.2所示（右邊為低位，左邊為）。位段空間的分配如下圖所示：第一個輸出語句pr f(%xn, x);中的格式說明符為整型格式說明符%x，而輸出項為位段結(jié)構(gòu)體類型變量(x是一個無符號的 型變量)，其十進制值為 105，即十六進制值輸出為a0069?！纠?3-4】 設(shè)位#include 段的空間分配是從 struct packed_bit右到左的（即從低 unsigned short a:2;位到），下列C程序的輸出unsigned short b:3;結(jié)果：unsigne