C語言程序設(shè)計(jì)-第12章-位運(yùn)算

位運(yùn)算第12章本章內(nèi)容位運(yùn)算符和位運(yùn)算位運(yùn)算舉例位段基本概念概念位運(yùn)算是指按二進(jìn)制位進(jìn)行的運(yùn)算。因?yàn)樵谙到y(tǒng)軟件中，常要處理二進(jìn)制位的問題。 例如：將一個(gè)存儲(chǔ)單元中的各二進(jìn)制位左移或右移一位，兩個(gè)數(shù)按位相加等。Ｃ語言提供位運(yùn)算的功能，與其他高級(jí)語言（如PASCAL）相比，具有很大的優(yōu)越性。12.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算Ｃ語言提供的位運(yùn)算符說明：位運(yùn)算符中除～以外，均為二目（元）運(yùn)算符，即要求兩側(cè)各有一個(gè)運(yùn)算量。運(yùn)算量只能是整型或字符型的數(shù)據(jù)，不能為實(shí)型數(shù)據(jù)。運(yùn)算符含義運(yùn)算符含義

＆按位與～取反|按位或<<左移∧按位異或>>右移12.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算"按位與"運(yùn)算符（＆）"按位與"運(yùn)算規(guī)則 如果兩個(gè)相應(yīng)的二進(jìn)制位都為１，則該位的結(jié)果值為１；否則為０。即： ０＆０＝０，０＆１＝０，１＆０＝０，１＆１＝１例：３＆５并不等于８，應(yīng)該是按位與運(yùn)算：注意：如果參加&運(yùn)算的是負(fù)數(shù)（如-3&-5），則要以補(bǔ)碼形式表示為二進(jìn)制數(shù)，然后再按位進(jìn)行"與"運(yùn)算。00000011(3)&00000101(5)00000001(1)3&5的值得１12.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算按位與的用途清零使一個(gè)存儲(chǔ)單元清零，即使其全部二進(jìn)制位為０。找一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，符合以下條件：原來的數(shù)中為１的位相應(yīng)位為０。然后使二者進(jìn)行＆運(yùn)算即可。 例：原有數(shù)為００１０１０１１，另找一個(gè)數(shù)，設(shè)它為１００１０１００，將這兩個(gè)數(shù)進(jìn)行＆運(yùn)算：00101011&1001010000000000

12.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算取一個(gè)數(shù)中某些指定位 如有一個(gè)整數(shù)ａ（２個(gè)字節(jié)），想要取其中的低字節(jié)，只需將

a與255（8個(gè)1）按位與即可。保留一位 與一個(gè)數(shù)進(jìn)行＆運(yùn)算，此數(shù)在該位取１。 例如：有一數(shù)０１０１０１００，想把其中左面第３、４、5、7、８位保留下來，運(yùn)算如下：0010110010101100abc00000000111111110000000010101100即：a=84,b=59c=a&b=1601010100(84)&00111011(59)00010000(16)12.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算"按位或"運(yùn)算符（|）"按位或"運(yùn)算規(guī)則 兩個(gè)相應(yīng)的二進(jìn)制位中只要有一個(gè)為１，該位的結(jié)果值為１。 即０|０＝０，０|１＝１，１|０＝１，１|１＝１ 例：060|017,將八進(jìn)制數(shù)60與八進(jìn)制數(shù)17進(jìn)行按位或運(yùn)算。應(yīng)用按位或運(yùn)算常用來對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)的某些位置值為１。 例如：如果想使一個(gè)數(shù)ａ的低４位改為１，只需將ａ與０１７進(jìn)行按位或運(yùn)算即可。 例：a是一個(gè)整數(shù)（１６位），有表達(dá)式：a|0377或a|0xff

則低８位全置為１，高８位保留原樣。00110000|000011110011111112.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算"異或"運(yùn)算符（∧）"異或"運(yùn)算符運(yùn)算規(guī)則 異或運(yùn)算符∧也稱XOR運(yùn)算符。它的規(guī)則是：若參加運(yùn)算的兩個(gè)二進(jìn)制位同號(hào)則結(jié)果為０（假），異號(hào)則結(jié)果為１（真）即按位相加:0∧0=0，0∧1=1，1∧0=1，1∧1=0。例：

即:071∧052=023（八進(jìn)制數(shù)）∧運(yùn)算符應(yīng)用使特定位翻轉(zhuǎn) 設(shè)有０１１１１０１０，想使 其低４位翻轉(zhuǎn)，即１變?yōu)椋埃?０變?yōu)椋??？梢詫⑺c０００ ０１１１１進(jìn)行∧運(yùn)算，即： 要使哪幾位翻轉(zhuǎn)就將與其進(jìn)行∧運(yùn)算的該幾位置為１即可。

00111001∧0010101000010011

01111010∧000011110111010112.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算與０相∧，保留原值 例如：012∧00=012交換兩個(gè)值，不用臨時(shí)變量

例如：ａ＝３，ｂ＝４。互換ａ和ｂ的值： ａ＝a∧b;

ｂ＝b∧a;

ａ＝a∧b;ａ＝０１１（∧）ｂ＝１００ａ＝１１１（a∧b的結(jié)果，a已變成７）（∧）ｂ＝１００ｂ＝０１１（b∧a的結(jié)果，b已變成３）（∧）ａ＝１１１ａ＝１００（a∧b的結(jié)果，a已變成４）

00001010∧000000000000101012.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算"取反"運(yùn)算符（～）

"取反"運(yùn)算符運(yùn)算規(guī)則 ～是一個(gè)單目（元）運(yùn)算符，用來對(duì)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)按位取反，即將０變１，將１變０。例如：～０２５（即０００１０１０１）按位求反。～運(yùn)算符應(yīng)用使一個(gè)整數(shù)a的最低一位為0：a=a&~1當(dāng)整數(shù)以2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)時(shí)1的二進(jìn)制形式為：00000000

00000001~1是：11111111

11111110

0000000000010101（～）

1111111111101010(八進(jìn)制數(shù)177752)

0000000000010101&11111111

11111110000000000001010012.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算左移運(yùn)算符（<<）<<運(yùn)算符運(yùn)算規(guī)則用來將一個(gè)數(shù)的各二進(jìn)制位全部左移若干位，高位左移后溢出，舍棄。 例如：a=<<2將ａ的二進(jìn)制數(shù)左移２位，右補(bǔ)０。<<運(yùn)算符應(yīng)用左移時(shí)被溢出舍棄的高位中不包含１時(shí)，左移１位相當(dāng)于該數(shù)乘以２，左移２位相當(dāng)于該數(shù)乘以４。左移比乘法運(yùn)算快得多，有些C編譯程序自動(dòng)將乘2n

的冪運(yùn)算處理為左移n位。 例如：ａ＝１５，即二進(jìn)制數(shù)００００１１１１，左移２位：００１１１１００(十進(jìn)制數(shù)６０)。 假設(shè)以一個(gè)字節(jié)（８位）存一個(gè)整數(shù)，若ａ為無符號(hào)整型變量，則ａ＝６４時(shí)，

01000000 a<<1：0溢出，1000000 a<<2：01溢出，00000012.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算右移運(yùn)算符（>>）>>運(yùn)算符運(yùn)算規(guī)則右移運(yùn)算符用來將一個(gè)數(shù)的各二進(jìn)制位全部右移若干位，移到右端的低位被舍棄,對(duì)無符號(hào)數(shù),高位補(bǔ)0。 例如：a=017：00001111，

a>>2：00000011>>運(yùn)算符應(yīng)用右移一位相當(dāng)于除以2,右移n位相當(dāng)于除以2n。注意符號(hào)位問題對(duì)無符號(hào)數(shù),右移時(shí)左邊高位移入0；對(duì)于有符號(hào)的值,如果原來符號(hào)位為0(該數(shù)為正),則左邊也是移入0。如果符號(hào)位原來為1(即負(fù)數(shù)),則左邊移入0還是1,要取決于所用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。移入0的稱為"邏輯右移",即簡(jiǎn)單右移；移入1的稱為"算術(shù)右移"。12.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算 例如：

a的值是八進(jìn)制數(shù)113755：

a:1001011111101101（用二進(jìn)制形式表示）

a>>1:0100101111110110(邏輯右移時(shí)) a>>1:1100101111110110(算術(shù)右移時(shí))在有些系統(tǒng)中,a>>1得八進(jìn)制數(shù)045766,而在另一些系統(tǒng)上可能得到的是145766。TurboC和其他一些C編譯采用的是算術(shù)右移,即對(duì)有符號(hào)數(shù)右移時(shí),如果符號(hào)位原來為1，左面移入高位的是1。12.1位運(yùn)算符和位運(yùn)算位運(yùn)算賦值位運(yùn)算符與賦值運(yùn)算符可以組成復(fù)合賦值運(yùn)算符。例如:&=,|=,>>=,<<=,∧=

例：a&=b

相當(dāng)于a=a&b a<<=2

相當(dāng)于a=a<<2不同長度的數(shù)據(jù)進(jìn)行位運(yùn)算如果兩個(gè)數(shù)據(jù)長度不同(例如long型和int型)，進(jìn)行位運(yùn)算時(shí)(如a&b,而a為long型,b為int型),系統(tǒng)會(huì)將二者按右端對(duì)齊。如果b為正數(shù),則左側(cè)16位補(bǔ)滿0；若b為負(fù)數(shù),左端應(yīng)補(bǔ)滿1；如果b為無符號(hào)整數(shù)型,則左側(cè)添滿0。12.2位運(yùn)算舉例例12.1：取一個(gè)整數(shù)a從右端開始的4～7位先使a右移4位：a>>4

目的：使要取出的那幾位移到最右端設(shè)置一個(gè)低4位全為1,其余全為0的數(shù)。

~(~0<<4)將上面式子進(jìn)行&運(yùn)算。

(a>>4)&~(~0<<4)未右移時(shí)的情況右移4位后的情況12.2位運(yùn)算舉例程序如下：#include<stdio.h>voidmain(){unsigneda,b,c,d;

scanf("%o",&a);b=a>>4;c=～(～0<<4);d=b&c;

printf("%o,%d\n%o,%d\n",a,a,d,d);}運(yùn)行情況如下：331（輸入）13（ｄ的值）輸入ａ的值為八進(jìn)制數(shù)331，其二進(jìn)制形式為11011001經(jīng)運(yùn)算最后得到的d為00001101即八進(jìn)制數(shù)15，十進(jìn)制數(shù)13。12.2位運(yùn)算舉例例12.2：循環(huán)移位。 要求將ａ進(jìn)行右循環(huán)移位。 將ａ右循環(huán)移ｎ位，即將ａ中原來左面（１６－ｎ）位右移ｎ位，原來右端ｎ位移到最左面ｎ位。步驟：將ａ的右端ｎ位先放到ｂ中的高ｎ位中，實(shí)現(xiàn)語句：ｂ＝ａ＜＜（１６－ｎ）；將ａ右移ｎ位，其左面高位ｎ位補(bǔ)０，實(shí)現(xiàn)語句：ｃ＝ａ＞＞ｎ；將ｃ與ｂ進(jìn)行按位或運(yùn)算，即ｃ＝ｃ|ｂ；12.2位運(yùn)算舉例程序如下：#include<stdio.h>voidmain(){unsigneda,b,c;

intn;

scanf("a=%o,n=%d",&a,&n);b=a<<(16-n);c=a>>n;c=c|b;

printf("%o\n%o",a,c);}運(yùn)行情況如下：ａ＝１５７６５３，ｎ＝３１５７６５3７５７６５

運(yùn)行開始時(shí)輸入八進(jìn)制數(shù)157653，即二進(jìn)制數(shù)1101111110101011循環(huán)右移３位后得二進(jìn)制數(shù)0111101111110101即八進(jìn)制數(shù)75765

12.3位段背景信息的存取一般以字節(jié)為單位。有時(shí)存儲(chǔ)一個(gè)信息不必用一個(gè)或多個(gè)字節(jié)，如"真"或"假"用０或１表示，只需１位即可。在計(jì)算機(jī)用于過程控制、參數(shù)檢測(cè)或數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域時(shí)，控制信息往往只占一個(gè)字節(jié)中的一個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制位，常常在一個(gè)字節(jié)中放幾個(gè)信息。問題如何向一個(gè)字節(jié)中的一個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制位賦值和改變它的值？解決方法人為地將一個(gè)整型變量data分為幾部分。舉例：P326缺點(diǎn)：太麻煩使用位段結(jié)構(gòu)體。12.3位段位段C語言允許在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中以位為單位來指定其成員所占內(nèi)存長度，這種以位為單位的成員稱為"位段"或稱"位域"(bitfield)。利用位段能夠用較少的位數(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 例如：structpacked-data{unsigneda:2；

unsignedb:6；

unsignedc:4；

unsignedd:4；

int

ｉ；｝data12.3位段各位段也可以不恰好占滿一個(gè)字節(jié)。例如：

i從另一字節(jié)開頭起存放。對(duì)位段中數(shù)據(jù)引用的方法。例如：

data.a=2;

data.b=7;

data.c=9;structpacked-data{unsigneda:2；

unsignedb:3；

unsigned