《C語言程序設(shè)計(jì)》課件第9章

本章目錄9.1位運(yùn)算符9.2位域前面介紹的各種運(yùn)算都是以字節(jié)作為最基本位進(jìn)行的。但在很多系統(tǒng)程序中常要求在位(bit)一級(jí)進(jìn)行運(yùn)算或處理。Ｃ語言提供了位運(yùn)算的功能，所謂的位運(yùn)算是進(jìn)行二進(jìn)制位的運(yùn)算。這使得Ｃ語言也能像匯編語言一樣用來編寫系統(tǒng)程序。9.1位運(yùn)算符Ｃ語言提供了六種位運(yùn)算符：運(yùn)算符含義

&按位與|按位或^按位異或~取反<<左移>>右移說明：

(1)位運(yùn)算符中除了~，均為二目運(yùn)算符。

(2)運(yùn)算對(duì)象只能是整型或字符型的數(shù)據(jù)，不能為其它類型。9.1位運(yùn)算符9.1.1按位與運(yùn)算

按位與運(yùn)算符"&"是雙目運(yùn)算符。其功能是參與運(yùn)算的兩數(shù)各對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相與。只有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)二進(jìn)位均為1時(shí)，結(jié)果位才為1，否則為0。參與運(yùn)算的數(shù)以補(bǔ)碼方式出現(xiàn)。例如：9&5可寫算式如下：00001001(9的二進(jìn)制補(bǔ)碼)&00000101(5的二進(jìn)制補(bǔ)碼)

00000001(1的二進(jìn)制補(bǔ)碼)可見9&5=1。00001001&0000010100000001按位與運(yùn)算通常用來對(duì)某些位清0或保留某些位。例如即想讓某一個(gè)字節(jié)或多個(gè)字節(jié)中的位為0。例如：00001001（十進(jìn)制9）只要找到這樣的數(shù)00000110、11110110、00000000等都可以，即只要和要清零數(shù)中每一個(gè)二進(jìn)制位相反即可，或者某一位二進(jìn)制位為0和0與結(jié)果也是0。

9.1位運(yùn)算符例9.1按位與程序舉例main(){inta=9,b=5,c;c=a&b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}運(yùn)行結(jié)果：9.1位運(yùn)算符9.1.2按位或運(yùn)算

按位或運(yùn)算符“|”是雙目運(yùn)算符。其功能是參與運(yùn)算的兩數(shù)各對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相或。只要對(duì)應(yīng)的兩個(gè)二進(jìn)位有一個(gè)為1時(shí)，結(jié)果位就為1。參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)均以補(bǔ)碼出現(xiàn)。例如：9|5可寫算式如下：00001001|0000010100001101(十進(jìn)制為13)可見9|5的結(jié)果為13。按位或通常用來使某位二進(jìn)制位為1。例如：00001001（十進(jìn)制9）使前4位二進(jìn)制位為1，與11110000、11111001等數(shù)進(jìn)行按位或運(yùn)算即可9.1位運(yùn)算符例9.2按位或程序舉例main(){inta=9,b=5,c;c=a|b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}運(yùn)行結(jié)果：9.1位運(yùn)算符9.1.3按位異或運(yùn)算按位異或運(yùn)算符“^”是雙目運(yùn)算符。其功能是參與運(yùn)算的兩數(shù)各對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相異或，當(dāng)兩對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相異時(shí)，結(jié)果為1。參與運(yùn)算數(shù)仍以補(bǔ)碼出現(xiàn)，例如9^5可寫成算式如下：00001001^0000010100001100(十進(jìn)制為12)9^5結(jié)果為12。按位異或通常用來:(1)與0異或，可以保留原值不變。如10^000001010

^00000000000010109.1位運(yùn)算符(2)可以不使用中間變量，將兩個(gè)數(shù)交換。例如a=2,b=3,是兩個(gè)數(shù)交換，可以用下面的語句：a=a^b;b=b^a;a=a^b;例9.3按位異或程序舉例。main(){inta=2,b=3;a=a^b;b=b^a; a=a^b;printf("a=%d,b=%d\n",a,b);}運(yùn)行結(jié)果：9.1位運(yùn)算符9.1.4求反運(yùn)算求反運(yùn)算符~為單目運(yùn)算符，具有右結(jié)合性。其功能是對(duì)參與運(yùn)算的數(shù)的各二進(jìn)位按位求反。例如~9的運(yùn)算為：~(0000000000001001)結(jié)果為：1111111111110110。9.1位運(yùn)算符9.1.5左移運(yùn)算

左移運(yùn)算符“<<”是雙目運(yùn)算符。其功能把“<<”左邊的運(yùn)算數(shù)的各二進(jìn)位全部左移若干位，由“<<”右邊的數(shù)指定移動(dòng)的位數(shù)，高位丟棄，低位補(bǔ)0。例如：a<<2指把a(bǔ)的各二進(jìn)位向左移動(dòng)2位。如a=2，十進(jìn)制00000010，左移2位后為00001000(十進(jìn)制8)。高位左移，低位補(bǔ)0。并且左移一位相當(dāng)于乘以2的運(yùn)算，左移兩位相當(dāng)于乘以4即22。例9.4左移程序舉例

main(){inta=2;a=a<<2;printf(“a=%d\n”,a);}運(yùn)算結(jié)果：9.1位運(yùn)算符9.1.6右移運(yùn)算右移運(yùn)算符“>>”是雙目運(yùn)算符。其功能是把“>>”左邊的運(yùn)算數(shù)的各二進(jìn)位全部右移若干位，“>>”右邊的數(shù)指定移動(dòng)的位數(shù)。例如：設(shè)a=12，a>>2表示把000001100右移為00000011(十進(jìn)制3)。應(yīng)該說明的是，對(duì)于有符號(hào)數(shù)，在右移時(shí)，符號(hào)位將隨同移動(dòng)。當(dāng)為正數(shù)時(shí)，最高位補(bǔ)0，而為負(fù)數(shù)時(shí)，符號(hào)位為1，最高位是補(bǔ)1。9.1位運(yùn)算符例9.4左移程序舉例

main(){inta=12;a=a>>2;printf(“a=%d\n”,a);}運(yùn)算結(jié)果：9.2位域有些信息在存儲(chǔ)時(shí)，并不需要占用一個(gè)完整的字節(jié)，而只需占幾個(gè)或一個(gè)二進(jìn)制位。例如在存放一個(gè)開關(guān)量時(shí)，只有0和1兩種狀態(tài)，用一位二進(jìn)位即可。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，并使處理簡(jiǎn)便，Ｃ語言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個(gè)字節(jié)中的二進(jìn)位劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域，并說明每個(gè)區(qū)域的位數(shù)。每個(gè)域有一個(gè)域名，允許在程序中按域名進(jìn)行操作。這樣就可以把幾個(gè)不同的對(duì)象用一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制位域來表示。1．位域的定義與結(jié)構(gòu)體定義類似，形式為：struct位域結(jié)構(gòu)名{位域列表};其中位域列表的形式為：類型說明符位域名：位域長(zhǎng)度9.2位域例如：structbs{inta:8;intb:2;intc:6;};位域變量的說明與結(jié)構(gòu)變量說明的方式相同。采用先定義后說明，同時(shí)定義說明或者直接說明這三種方式。例如：structbs{inta:8;intb:2;intc:6;}data;說明data為bs變量，共占兩個(gè)字節(jié)。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。9.2位域?qū)τ谖挥虻亩x有以下幾點(diǎn)說明：1）一個(gè)位域必須存儲(chǔ)在同一個(gè)字節(jié)中，不能跨兩個(gè)字節(jié)。如一個(gè)字節(jié)所?？臻g不夠存放另一位域時(shí)，應(yīng)從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。例如：structbs{unsigneda:4；unsigned:0；/*空域*/unsignedb:4；/*從下一單元開始存放*/unsignedc:4；}在這個(gè)位域定義中，a占第一字節(jié)的4位，后4位填0表示不使用，b從第二字節(jié)開始，占用4位，c占用4位。2）由于位域不允許跨兩個(gè)字節(jié)，因此位域的長(zhǎng)度不能大于一個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度，也就是說不能超過8位二進(jìn)位。3）位域可以無位域名，這時(shí)它只用來作填充或調(diào)整位置。無名的位域是不能使用的。例如：9.2位域structk{inta:1；int:2；/*該2位不能使用*/intb:3；intc:2；};4）位域的成員的類型是int型或者unsigned型。從以上分析可以看出，位域在本質(zhì)上就是一種結(jié)構(gòu)類型，不過其成員是按二進(jìn)位分配的。位域的使用和結(jié)構(gòu)成員的使用相同，其一般形式為：位域變量名·位域名位域允許用各種格式輸出。9.2位域例9.5位域程序舉例main(){structbs{unsigneda:1;unsignedb:3;unsignedc:4;}bit,*pbit;bit.a=1;bit.b=7;bit.c=15;printf("a=%d,b=%d,c=%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);pbit=&bit;pbit->a=0;pbit->b&=3;pbit->c|=1;9.2位域上例程序中定義了位域結(jié)構(gòu)bs，三個(gè)位域?yàn)閍,b,c。說明了bs類型的變量bit和指向bs類型的指針變量pbit。這表示位域也是可以使用指針的。程序的9、10、11三行分別給三個(gè)位域賦值(應(yīng)注意賦值不能超過該位域的允許范圍)。程序第12行以整型量格式輸出三個(gè)域的內(nèi)容。第13行把位域變量bit的地址送給指針變量pbit。第14行用指針方式給位域a重新賦值，賦為0。第15行使用了復(fù)合的位運(yùn)算符"&="，該行相當(dāng)于：pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7，與3作按位與運(yùn)算的結(jié)果為3(111&011=011,十進(jìn)制值為3)。同樣，程序第16行中使用了復(fù)合位運(yùn)算"|="，相當(dāng)于：pbit->c=pbit->c|1其結(jié)果為15。程序第17行用指針方式輸出了這三個(gè)域的值。printf("a=%d,b=%d,c=%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);}運(yùn)行結(jié)果：

本章小結(jié)1．位運(yùn)算是Ｃ語言的一種特殊運(yùn)算功能，它是以二進(jìn)制位為單位進(jìn)行運(yùn)算的。位運(yùn)算符只有邏輯運(yùn)算和移位