第12章 位运算.doc

第章位运算C语言除了具有高级语言的功能以外，其一个重要特点是具有某些低级语言的功能，这主要表现在C语言有系统调用的功能，例如C程序能调用PC机BIOS中例行程序的int86()函数等。其次，C语言具有直接对C中的int和char类型的数据的某些字节或位进行操作的能力，这与汇编语言的位操作有些相似，例如按位取反等。.位运算符C语言提供的位运算符如表12.1所示。表12.1位运算符位运算符含义举例&按位与A&b，a和b中各位按位进行“与”运算|按位或a|b，a和b中各位按位进行“或”运算按位异或Ab，a和b中各位按位进行“异或”运算取反a，对a中各位取反左移A右移a2，a中各位全部右移位位运算还可以与赋值运算符相结合，成为位运算赋值操作。例如，a&=b，等价于a=a&b。下面分别介绍各运算符。.按位与运算符（&）按位与运算的运算规则是：参加运算的两个运算量，如果两对应位都是，则该位的结果为，否则为。例如，两个二进制数0101和1100按位与运算的结果为0100。例12.1计算和13两个十进制数按位与运算的结果。main()unsigned char a,b; a=8; b=13; printf(“%d&%d=%dn”,a,b,a&b);程序输出结果为：&13=8说明：程序中数a即的二进制形式为1000，数b即13的二进制形式为1101，两数按位相与的结果为1000即十进制数。.按位或运算（|）按位或运算的运算规则是：两个相应位中只要有一个为，该位的结果值为，只有两个相应位都为，该位的结果值才为。例如，有两个十六进制数10和34，运算情况如下所示：例12.2main()unsigned char a,b; printf(“enter two hex numbers:”); scanf(“%x”,&a); scanf(“%x”,&b); printf(“result:”); printf(“%x|%x=%02x”,a,b,a|b);程序运行情况如下：enter two hex numbers:10 34result:10|34=34.按位异或运算符（）按位异或运算的运算规则是：参加运算的两个相应位同号，则结果为；异号则为。例如，有10和35两个十六进制数，运算情况如下所示：例12.3main()unsigned char a,b; printf(“enter two hex numbers:”); scanf(“%x”,&a); scanf(“%x”,&b); printf(“result:”); printf(“%x%x=%02x”,a,b,ab);程序运行情况如下：enter two hex numbers:10 35result:1035=25.取反运算符（）取反运算的运算规则是：将一个数据中所有位都取其反值，即变，变。取反运算符（）是一个单目运算符，运算量写在运算符之后。例如，十六进制数03（即二进制数00000011），按位取反后其值为十六进制数fc（即二进制数11111100）。.左移运算符（）左移运算的运算规则是：将一个数的各二进制位全部左移若干位，最左边移出的位丢失，右边空出的位补。例如，a）右移运算的运算规则是：将一个数的各二进制位全部右移若干位，最右边移出的位丢失，左边空出的位的补位情况分为两种：（） 对无符号的int或char类型数据来说，右移时左端补零。（） 对有符号的int或char类型数据来说，如果符号位为（即正数），则左端也是补入，如果符号位为（即负数），则左端补入的全是。对于第一种情况，由于比较简单，这里不再举例说明。对于第二种情况，举例说明如下： 即十进制数-13。.位段C语言可以用以上介绍的位运算符访问位（bit），也可以用“位段”的方法来访问字节中的某些位。.位段的概念和定义方法位段又可称为“位字段”或“位域”，是一种特殊形式的结构体中的成员，以位为单位来定义结构体中的成员的长度。实际上它是字节中一些位的组合。下面举例说明位段的定义方法。例12.4位段定义方法举例。struct data1unsigned int a:3; /*占位*/unsigned int b:1; /*占1位*/unsigned int c:2; /*占2位*/unsigned int d:2; /*占2位*/x;上面定义了结构体类型struct data1和一个该类型的变量x。该类型的数据由a、b、c和d四个（位段）成员组成，它们分别占用3、1、2、2个二进制位，共一个字节。其分配情况如图12.1所示。图12.1位段分配图示在定义位段时，有以下几点需要说明：（）定义位段时必须用unsigned int或int类型不能用char或其它类型。（）在一个结构体中可以混合使用位段和通常的结构体成员。如：struct data2 int i; /*非位段*/ unsigned int a:3; /*位段*/ unsigned int b:1; /*位段*/ float f; /*非位段*/ ; （）如果某几个二进制位不用，可以将其定义成无名位段。如：struct data3unsigned int a:2; unsigned int :3; /*这位不用*/ unsigned int b:3;（）可以指定某一个位段从下一个字节开始存放，而不是紧接着前面的位段存放。如下面定义的struct data4中，位段b后面定义了一个长度为的无名位段，它的作用是使下一个位段从另一个字节开始存放。如图12.2所示。struct data4 unsigned int a:2; unsigned int b:3; unsigned int :0; unsigned int c:4; ; 图12.2.位段的引用方法对位段的引用与引用结构体变量中的成员的方法相同。例如对例12.4中定义的位段的引用方法如下：x.a， x.b， x.c， x.d可以对位段赋值，在赋值时要注意位段数据必须在它所能表示的范围内。例如：x.a=7; x.b=1; x.c=2; x.d=0;可以用指针变量指向一个成员为位段的结构体变量，可以引用此结构体变量的地址，也可以通过指针变量来引用位段，但不能引用位段的地址。例如：p=&x; /*使p指向结构体变量x*/ printf(“%d”,p-a); /*输出p所指向的结构体中的位段a*/ p=&x.a; /*错误*/ 位段是很有用的。有时存储一个信息不必用一个或多个字节，可以一个字节中存放几个信息。例如，“真”和“假”（即和）这样的信息只需一位就可以存放了。在控制系统中需要经常对寄存器的某些位进行操作，C语言提供的位段处理功能可以方便地解决这些问题。本章小结本章对C语言的位运算及位段进行了简单的介绍。位运算可以对字节中的指定位进行操作，位段则允许以位为单位定义和访问数据。对位段的操作比用位运算符方便，而且可移植性好，效率高。实验十六位运算一、实验目的 了解位运算及位段的概念，掌握位运算符的使用方法； 学会通过位运算实现对某些位的操作。二、实验内容题目.阅读程序，给出输入值20和9时的a，b，c，d的最后结果。main()unsigned int a,b,c,d; scanf(“%d”,&a); b=a2; c=-(-b4); d=b&c; printf(“%d，%d，%d，%dn”,a,b,c,d);程序的执行结果为：2020，5，80，09，2，32，0题目.编程实现使一个数的低位“翻转”，即使其低位“1”变“0”，“”变“”。提示：与二进制数00001111按位异或运算。习题十二一、选择题已知char a=15，则a、-a、!a的整型值分别是（）。A240，-15，0 B-16，-15，0 C0，-15，240 D0，-15，0整型变量x和y的值相等且为非值，则以下选项中，结果为零的表达式是（）。Ax|y Bx|y Cx&y Dxy 有以下程序main()unsigned char a,b,c; a=0x3; b=a|0x8; c=b1; printf(“%d%dn”,b,c);程序运行后的输出结果是（）。A-11 12 B-6 -13 C12 24 D11 22语句printf(“%dn”,12&012);的输出结果是（）。A12 B8 C6 D012以下程序的输出结果是（）。main()unsigned int x=3,y=10; printf(“%dn”,x1);A1 B5 C12 D13二、填空题设二进制数a是00101101，若想通过异或运算ab使a的高位取反，低位不变，则二进制数b应是。程序执行时输入61，输出的结果是。main() unsigned char a,b; scanf(“%x”,&a); b=a2; printf(“%xn”,b);