计算机C语言教程第11章位运算.ppt
位运算位运算11.1 11.1 位运算符与位运算位运算符与位运算 位是指二进制数的一位，其值为0或1。位段以位为单位定义结构体(或共用体)中成员所占存储空间的长度。含有位段的结构体类型称为位段结构。1.位运算符 位运算符主要有如表11.1所示。运算符 含义 运算符 含义&按位与 取反|按位或 左移 按位异或 右移 说明：(1)运算量只能是整型或字符型的数据。(2)运算符中除位反()外，均为二目运算符，即要求两侧各有一个运算量。2.位运算(1)&(按位“与”)运算规则为：0&0=0，0&1=0，1&0=0，1&1=l(即只有当两者都为真时才为真)例如，5&9的值为1，运算过程如下：(&)9=00001001000000015=111l 1011(2)|(按位“或”)运算规则为：0|0=0，0|l=l，1|0=l，l|l=l(即只要有一个为真其结果为真)例如，5|9的值为13，运算过程如下：00001101 (|)9=00001001 5=00000101 (3)(按位“异或”)运算规则为：00=0，01=1，10=1，l1=0(即当两者取值相异时为真)例如，-53的值为-8，运算过程如下：()3=00000011 11111000-5=111l 1011(4)(按位“取反”)运算规则为：0=l，l=0(取相反的值)例如，7的值为-8，运算过程如下：()7=0000011111111000(5)(“左移”)用来将一个数的各二进位全部左移若干位，右边空缺位补0。例如，将3左移2位，结果为12。如图11.1:0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 1 1 0 0左移2位图11.1 3左移两位得到12左移1位相当于该数乘以2，左移n位相当于该数乘以2 n。因此，将3左移2位，相当于3乘以4。(6)(“右移”)用来将一个数的各二进位全部右移若干位。移去右端的位被舍弃，若为无符号数，左端补0。例如，将15右移3位，结果为1。如图11.20 0 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 1 1右移3位图11.2 15右移3位得到1 右移1位相当于该数除以2，右移n位相当于该数除以2 n，因此，将15右移3位，相当于15/2 3=1(C语言规定整数相除商为整数)。右移时应注意符号问题。对于无符号数，右移时左端补0。对于有符号数，若符号位为0（该数为正），则右移时左端补0，同无符号数的处理。若符号位为1（该数为负），则右移时左端是补0还是补1，取决于所用的计算机系统。有的系统左端补0，称逻辑右移；左端补1，称算术右移。显然，两种方式所得的结果是不一样的。Turbo C采用的是算术右移。例如：a：1111111111101111（补码，其十进制数是-17）a3 0001111111111101（逻辑右移，高位补0）a3 1111111111111101（算术右移，其十进制数是-3）11.2 11.2 程序举例程序举例 例例11.1 取一个无符号数的4 7位。设无符号数用2个1)字节存储。解题思路：(右移4位，使要取出的位移到最右端。如图11.3所示 157403015(2)根据提取指定位的方法，和0000000000001111（十六进制数0 x000F）进行位与运算，程序如下：图11.3 两个字节的无符号数右移4位#include main()unsigned a,b;scanf(”%u”,&a);b=a 4;b=b&0 x000F;printf(”na=%u b=%u”,a,b);运行情况如下：115a=115,b=7例例11.2 循环移位。要求将一个无符号数进行左循环移位。如图11.4所示。将a左移1位，并将移出位补到右端，输入e 结束。图11.4 无符号数左循环移位 说明：此题很有实用意义。公共场合（如车站）发布信息的显示屏上滚动显示的信息，就是通过对显示缓冲区做类似处理来实现的。解题步骤：（1）提取最高位。（2）根据最高位为0还是1，设置标志变量为0或非0。（3）根据标志变量的值，给最低位置0（左移时右端补0，此步可省略）或置1。（4）重复以上步骤，直到有键按下。程序如下：#include main()unsigned a;int flag;scanf(”%u”,&a);while(getchar()!=e )flag=a&0 x8000;a=a1;if(flag)a=a|0 x0001;printf(”na=%u”,a);运行情况如下：135 ea=27011.3 11.3 位段结构位段结构 位段结构也是一种结构体类型，只不过其中含有以位为单位定义存储长度的整数类型位段成员。在某些应用中，特别是对硬件端口的操作，需要标志某些端口的状态或特征。而这些状态或特征只需要一个机器字中的一位或连续若干位来表示。采用位段结构既节省存储空间，又可方便操作。位段结构中位段的定义格式为：unsigned：例如：struct bytedata unsigneda:2;/*位段a，占2位*/unsigned:6;/*无名位段，占6位，但不能访问*/unsigned:0;/*无名位段，占0位，表示下一位段从下一字边界开始unsignedb:10;/*位段b，占10位*/int i;/*成员i，从下一字边界开始*/data;对16位的Turbo C2.0而言，data变量的内存分配示意图见图11.5。位段a 无位段名 未用 位段b 未用 成员i 2位 6位 8位 10位 6位 16位 低地址 高地址 图11.5 data变量的内存分配示意图 应该注意的是，16位的Turbo C 2.0的字边界在2倍字节处，其他的C语言的字边界可能在若干倍字节处(如VisualC+6.0在4倍字节处)。位段数据的引用，同结构体成员中的数据引用一样，但应注意位段的最大取值范围不要超出二进制位数确定的范围，否则超出部分会丢弃。关于位段数据，注意以下几点：(1)一个位段必须存储在同一存储单元(即字)之中，不能跨两个单元。如果其单元空间不够，则剩余空间不用，从下一个单元起存放该位段。(2)可以通过定义长度为0的位段的方式使下一位段从下一存储单元开始。(3)可以定义无名位段。(4)位段的长度不能大于存储单元的长度。(5)位段无地址，不能对位段进行取地址运算。(6)位段可以以d，o，x格式输出。(7)位段若出现在表达式中，将被系统自动转换成整数。例11.3 试编一个程序，将一个16进制整数(占2字节)的各位循环左移4个二进制位，如2fel循环左移4个二进制位后为fe12。可先取出16进制整数的最高4个二进制位，然后将该整数左移4个二进制位，最后将先前取出的最高4个二进制位放入低4个二进制位位置。具体步骤为：(1)取出16进制整数x的最高4个二进制位至y：y=x(16-4)&0 xf。(2)将该整数x(占2字节)左移4个二进制位：x=(x4)&0 xffff。(3)将先前取出的最高4个二进制位放入低4个二进制位：x=x|y。程序如下：#include main()int x,y;printf(”n请输入16进制整数:”);scanf(”%x”,&x);y=x(16-4)&0 xf;x=(x4)&0 xffff;/*16位的C语言程序不需要按位与0 xffff*/x=x|y;printf(”循环左移4个二进制位得:%x”,x);程序运行结果如下：请输入16进制整数:2fe1循环左移4个二进制位得:fel2
