C语言程序设计（第三版）高禹 第11章位运算

第 11章 位运算 第 1页 第 11章 位运算 本章概述 本章的学习目标 主要内容 第 11章 位运算 第 2页 本章概述 位运算。 二进制位简称位（ 其值为 0或 1。计算机真正执行的正是由 0和 1构成的机器指令，计算机内数据也是由二进制表示的。 数在计算机内均是以补码的形式存储的 。 本章介绍位运算和位段结构的有关知识。 第 11章 位运算 第 3页 本章的学习目标 本章教学目的：理解位运算的概念，掌握基本位运算运算符的使用，理解位段的概念。 本章教学重点：基本位运算运算符的使用 本章教学难点：位段的概念 第 11章 位运算 第 4页 主要内容 位运算符 位运算 位运算应用举例 位段结构 第 11章 位运算 第 5页 位运算符 位运算符 功能 举例 按位取反 a：对变量 右移 a2：将变量 位，对于无符号数和正整数，高位补 0；对于负整数，高位补 1（适用于 & 按位与 a&b：对 a与 位与”运算 | 按位或 a|b：对 a与 位或”运算 按位异或 ab：对 a与 位异或”运算 第 11章 位运算 第 6页 位运算 取反运算“ ”是一个单目运算符，运算量在运算符之后，取反运算的功能是将一个数据中所有位都取其相反值，即 1变 0， 0变 1。 运算规则为： 1=0 0=1 例 对于无符号的字符型数据 a=（ 18） 10 =（ 00010010） 2 ， 则 11101101)2 ，即 （ 237） 10 。 按位取反运算 第 11章 位运算 第 7页 # a=18,b; b=a; a=%d”,b); ; 运行结果为： a= 237 注意以下程序与左面程序及运行结果的区别： # a=18,b; b=a; a=%d”,b); ; 运行结果： 前一个程序结果很好理解，后一个因为 此 a=(11101101)2的结果是一负数的补码，转换为原码时，第 1位符号位不变，对剩余的部分先减 1，再全部取反，因此得到的二进制原码为： 10010011，即十进制的 第 11章 位运算 第 8页 位运算 左移运算 左移运算 “ a=18, b; b=a a=18,b; b=a”是一个双目运算符 ， 右移运算的功能是将一个数据所有位向右移若干位 ， 右边 （ 低位 ） 移出的部分舍去 ， 左边 （ 高位 ） 移入的二进制数分两种情况：对于无符号数和正整数 ， 高位补 0；对于负整数 ， 高位补 1（ 适用于 +,和 。 例 对于无符号字符型数据 a=（ 18） 10 =（ 00010010） 2 ， 则 a 3的结果是 (00000010)2，即（ 2） 10 。 第 11章 位运算 第 11页 # a=18, b; b=a3; a3=%d”,b); ; 运行结果为： a3=2 第 11章 位运算 第 12页 位运算 按位与运算 按位“与”运算符要求有两个运算量，其功能是将两个运算量的各个相应位分别进行“与”运算。 运算规则为 : 1&1=1 0&1=0 1&0=0 0&0=0 例 对于无符号数 a=(173)10=(10101101)2， b=(203)10=(11001011)2， 则 a&b = (10001001)2 =(137)10 10101101 & 11001011 10001001 第 11章 位运算 第 13页 例 对于有符号数 a=(0=(10101101)2 ， b=(0=(11001011)2 ， 则 a&b = (10001001)2 =(0 。 以上二进制形式是负数的补码。 # a=173,b=203,c; c=a&b; a&b=%d”,c); ; 运行结果为： a&b=137 10101101 & 11001011 10001001 # a=b=c; c=a&b; a&b=%d”,c); ; 运行结果为： a&b=语言程序设计 第 11章 位运算 第 14页 位运算 按位或运算 按位“或”运算符要求有两个运算量，其功能是将两个运算量的各个相应位分别进行“或”运算。 运算规则为 : 1|1=1 0|1=1 1|0=1 0|0=0 例 对于无符号数 a=(173)10=(10101101)2，b=(203)10=(11001011)2，则 a|b = (11101111)2 =(239)10 。 10101101 | 11001011 11101111 第 11章 位运算 第 15页 例 对于有符号数 a=(0=(10101101)2， b=(0=(11001011)2， 则 a|b = (11101111)2 =(0 。 # a=173,b=203,c; c=a|b; a|b=%d”,c); ; 运行结果： a|b=239 10101101 | 11001011 11101111 第 11章 位运算 第 16页 # a=b=c; c=a|b; a|b=%d”,c); ; 运行结果为： a|b= 语言程序设计 第 11章 位运算 第 17页 位运算 按位异或运算 按位 “ 异或 ” 运算符要求有两个运算量 ， 其功能是将两个运算量的各个相应位分别进行 “ 异或 ” 运算 。 运算规则为 : 11=0 01=1 10=1 00=0 。 例 对于无符号数 a=(173)10=(10101101)2， b=(203)10=(11001011)2， 则 ab = (01101110)2 =(102)10 。 10101101 11001011 01100110 # a=173,b=203,c; c=ab; ab=%d”,c); ; 运行结果： ab=102 第 11章 位运算 在第 2章我们学习了一些常用的复合赋值运算符，结合前面的位运算符，还有 5种不常用的复合赋值运算符，它们分别是： =、 &=、 |=、 =。 它们的使用规则与第 2章所述的常用复合赋值运算符的使用规则相同。 例如： a i,n,b,a to ); %x,&n); %x ,n); i=0;i1; ; 运行情况： a to f f f f 00000000a to 127 127 0000001第 11章 位运算 第 23页 例 循环移位。 所谓循环移位是指：在移位时不丢失移位前原数据的所有位，将其作为另一端的补入位。 如：将 11110001循环右移 1位，应为 11111000。 11110001循环右移 3位，应为 00111110。 第 11章 位运算 第 24页 实现将无符号数 (1) 将 6 (2) 将 (3) 将 b与 运算”，则结果便为所需结果。 第 11章 位运算 第 25页 # n,a,b,c,d; a ); %x,&a); of to ); %d,&n); b=an; d=b|c; of x,d); ; 运行情况： a of to of 第 11章 位运算 第 26页 段结构 1. 位段结构的概念 位段结构是一种结构体类型，只不过是在结构体中含有以位为单位定义存储长度的成员。采用这种结构可以节省存储空间、方便某些特定的操作。 2 . 位段结构的定义 a : 2 ; /*占 2位 */ b : 1 ; /*占 1位 */ C: 3 ; /*占 3位 */ d : 2 ; /*占 2位 */ 位段结构中位段的定义： ： 例如 第 11章 位运算 第 27页 其存储结构如下图： a : 2 ; /*占 2位 */ b : 1 ; /*占 1位 */ : 3 ; /*占 3位，无字段名，不能引用 */ d : 2 ; /*占 2位 */ 如果需要可以跳过某些不用的位 ， 只要将这些位段不指定位段名就无法引用 。 例如： 第 11章 位运算 第 28页 如果某一位段为位数为 0的无名位段 ， 则表示其下一个位段从另一个字节开始 。 还可以在一个结构体中混用位段与普通结构体成员 。 例如： i; /*非位段 ， 占 2个字节 */ a : 2 ; /*占 2位 */ b : 1 ; /*占 1位 */ : 0 ; /*无名 ， 0长度 ， 则下位段从下字节开始 */ c : 2 ; /*从第 4个字节开始占 2位 */ 第 11章 位运算 第 29页 对位段的引用方法和引用结构体变量中的成员相同 ，例如，若即有： 则可以用后面