第十章位运算

第十章位运算

本章主要内容 • C语言既是一种高级语言，广泛应用于应用软件的开发和程序设计，同时又是一种低级语言，可以用于系统软件的开发和程序设计，如自动控制系统中的过程控制、参数检测、数据通讯等控制程序，都可以综合利用C语言中的指针操作、位运算和位段技术来实现。 • 本章介绍位运算的基本形式和常用运算符,并简要介绍位段的概念。位运算的深入学习，应该在《计算机原理》和《汇编语言程序设计》课程中进行。

一、位运算符和位运算 • 位运算概述所谓“位运算”，是指按二进制位进行运算。 • 位运算的特点：运算按二进制逐位进行——没有借位和进位。 • 位运算量：整型（int,short,unsiged,long）/字符型（以补码/ASCII码形式存储），不可为实型。 • 位运算符：& | ^ ~ << >>

一、位运算符和位运算 • 位运算符还可与赋值运算符相结合，进行位运算赋值操作。如： a&=b 等价于 a=a&b a>>=b 等价于 a=a>>b • 注意：位运算时的数据类型为char/int，分析时要化为二进制形式，但在程序中书写及输出结果时仍为char/int。

位运算符的使用 • 按位与 &（均为1时方为1）【例一】 main( ) { unsigned char a,b; printf(“Enter a and b:”); scanf(“%o,%o”,&a,&b); printf(“a&b=%o\n”,a&b); } 计算 010 000 (a) & 011 000 (b) 010 000 001 010 (a) & 010 000 (b) 000 000 Enter a and b: 20,30 a&b=20 Enter a and b: 12,20 a&b=0

位运算符的使用 • 按位或 |（均为0时方为0）【例二】 main( ) { unsigned char a,b; printf(“Enter a and b:”); scanf(“%o,%o”,&a,&b); printf(“a | b=%o\n”,a|b); } 计算 010 000 (a) | 011 000 (b) 011 000 001 010 (a) | 010 000 (b) 011 010 Enter a and b: 20,30 a | b=30 Enter a and b: 12,20 a | b=32

位运算符的使用 • 按位异或 ^ （二者相异方为1）【例三】以下程序的功能是将a数据的低4位取反。 #include <stdio.h> main() { unsigned char a=0x39, b=0x0F; a=a^b; printf("%x\n", a); } 计算 00111001 (a) ^ 00001111 (b) 00110110 答案：0x0f

位运算符的使用 • 按位取反～（各位反转）计算 ~ a: 补码: 11111100 原码: 10000100 ~ b: 补码:11110101 原码:10001011 【例四】 main( ) { char a=3; int b=10; printf(“~a=%d,~b=%d\n",~a,~b); } 结果：～a=-4，～b=-11

位运算符的使用 • 左移运算<< a<<n 将a中各位向左移n位，右端补0，高位溢出丢弃。例： a= a<<n （可写为a<<=n），相当于a×2n（高位未溢出时）【例五】以下程序的运行结果是。 main() { unsigned int a=0x3ef,b; b=a<<2; printf("%x,%x\n",a,b); } A）3ef,fb B) 3ef,fbc C) fbc,3ef D) fbc,fbc 结果：B

位运算符的使用 计算已知：0x1f5为1 1111 0101 且：∵a为1100 ∴a<<3为1100000 111110101 & 001100000 001100000 = 96 【例六】以下程序的运行结果是。 main() { int a=12,b; b=0x1f5 & a<<3; printf("%d,%d\n",a,b); } • 左移运算<< 结果：12，96

位运算符的使用 • 右移运算>> a>>n 将a中各位右移n位，溢出则舍弃。左端—— • a为正数时（符号位为0），填0； • a为负数时（符号位为1），填0或填1与系统有关填0（逻辑右移）填1（算术右移） TC使用算术右移

位运算符的使用 【例七】以下程序的运行结果是。 main() { int a=9,b=-9; printf("%d,%d",a>>2,b>>2); } • 右移运算>> 结果：2，-3 （-9的补码：1111111111110111，右移后为1111111111111101）。

应用示例 ① 从整数a最右端第m个位置开始取该位开始右面n位。算法如下： b=a>>(m-n+1) c=～(～0<<n) d=b&c 注：位自右向左从0开始编号

应用示例 ② 将一个整数a循环右移n位。算法如下： b=a<<(16-n) c=a>>n c=c|b

二、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”。

示例 struct data { int i; /*非位段*/ unsigned int a:3; /*占3位*/ unsigned int b:5; /*占5位*/ unsigned int :3; /*无名位段——不可用*/ unsigned int c:2; /*占2位*/ unsigned int :0; /*到下一字节起始处*/ unsigned int d:3; /*占3位*/ unsigned int :0; /*到下一字节起始处*/ float f; /*非位段*/ } ；

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