第八章位运算

1、HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算第八章第八章 位位 运运 算算HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算8.1 8.1 位运算基本概念位运算基本概念l 数据在计算机中是用二进制表示的；数据在计算机中是用二进制表示的；l 数据运算对数据类型整体进行；数据运算对数据类型整体进行； 位运算的概念位运算的概念位运算是对数据的每一个二进制位进行的运算。位运算是对数据的每一个二进制位进行的运算。位运算的对象：位运算的对象：l 整型整型l 字符型字符型HFUT School of Compu

2、ter Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算计算机中的数据表示计算机中的数据表示无符号整型无符号整型 unsigned ( char short int long) 无符号数只表示正数和无符号数只表示正数和0，其中的所有的二进制为都表示数值。，其中的所有的二进制为都表示数值。如如 unsigned short 表表 示示 范范 围围 ：0 65535 二进制机器数：二进制机器数：0000000000000000111111111111111#include void main(void)unsigned short a;a = 0 xffff;printf(%un,a);HFUT

3、School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算有符号整数有符号整数 char short int long 有符号数需要表示正数负数和零，必须采用编码的方式，将符有符号数需要表示正数负数和零，必须采用编码的方式，将符号转化为二进制。编码的方法有原码、补码、反码。号转化为二进制。编码的方法有原码、补码、反码。 整型数据主要使用的补码。整型数据主要使用的补码。 计算机系统用有限的二进制位表示数据，是典型的有模计数系计算机系统用有限的二进制位表示数据，是典型的有模计数系统。有模计数系统当计数值超过系统的统。有模计数系统当计数值超过系统的“模模”时系统重新开始计

4、数。时系统重新开始计数。有模计数系统有如下性质：有模计数系统有如下性质：如：时钟从如：时钟从9点调整到点调整到6点有两种方法：点有两种方法：9- -3=69+9=12+6 12位计数系统的模，位计数系统的模，3，9互为补数。互为补数。 有模计数系统可以将有模计数系统可以将减减一个数转化成一个数转化成加加该数的补数。也就是可该数的补数。也就是可以将减法运算转化成加法运算。以将减法运算转化成加法运算。合肥工业大学计算机基础教育教研室第2章 计算机中的信息表示补码的编码规则和性质补码的编码规则和性质计数系统的模计数系统的模如果用八位二进制表示一个数，系统的模是如果用八位二进制表示一个数，系统的模是2

5、8。100000000=00000000计数范围计数范围整数编码规则：整数编码规则：X补补=2n + X补码的求法：补码的求法：正数：正数：保持原值，前面补保持原值，前面补0；负数：负数：各位取反，最后一位各位取反，最后一位+1。如：如：-2的补码（的补码（8bit）-0000001011111101+0000000111111110合肥工业大学计算机基础教育教研室第2章 计算机中的信息表示补码的性质补码的性质 0在补码系统中唯一。在补码系统中唯一。 X+Y补补=X补补+Y补补 X-Y补补=X补补- Y补补=X补补+-Y补补 性质性质说明补码系统有一个优点，在不超出数据表示范围的情说明补码系统

6、有一个优点，在不超出数据表示范围的情况下，可以将减法运算转化成加法运算。况下，可以将减法运算转化成加法运算。如：如：X=+0001010B，Y=0000101BX-Y? 根据补码的性质：根据补码的性质： X-Y补补=X补补- Y补补=X补补+-Y补补X补补=00001010， -Y补补=11111011 00001010+ 1111101110000010100000101HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算8.2 位逻辑运算位逻辑运算 位逻辑运算符位逻辑运算符运算符运算规则示例按位取反b&按位与3 & 7|按位或s | 0 x00f

7、f按位异或x(y+5) 说明：说明： 运算对象必须是整型或字符型；运算对象必须是整型或字符型； 为单目运算；为单目运算； 运算按对应位，逐位进行。运算按对应位，逐位进行。HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算按位取反按位取反 将数据对象中的每位二进制取反（将数据对象中的每位二进制取反（0变成变成1,1变成变成0） 。 如：如： 0 1 0 1 0 1 0 1 按位取反后为：按位取反后为： 1 0 1 0 1 0 1 0 如一个十字路口有一组红绿灯，控制由一个字节性变量的低如一个十字路口有一组红绿灯，控制由一个字节性变量的低2位完成。位完

8、成。b0为红灯、为红灯、b1为绿灯。假如函数为绿灯。假如函数delay1s(int n);为已延时为已延时1s函数。程序设计实现红绿灯控制。函数。程序设计实现红绿灯控制。unsigned char chSignalCtr = 0 x01;while(1) delay1s(30);chSignalCtr = chSignalCtr;delay1s(50);chSignalCtr = chSignalCtr;HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算位与运算位与运算 & &真值表b1b2b1&b2000010100111 作用：将某些位清零，其

9、余保持不变。作用：将某些位清零，其余保持不变。 unsigned short a;scanf(%x,&a);a = a & 0 xfff0;printf(%xn,a); 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算位或运算位或运算 | |真值表b1b2b1|b2000011101111 作用：将某些位置作用：将某些位置1，其余保持不变。，其余保持不变。 u

10、nsigned short a;scanf(%x,&a);a = a | 0 xf000;printf(%xn,a); 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算位异或运算位异或运算 真值表b1b2b1b2000011101110 作用：将某些位作用：将某些位 取反，其余保持不变。取反，其余保持不变。 unsigned short a;scanf(%x,

11、&a);a = a 0 x5555; /偶数位取反偶数位取反printf(%xn,a); 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算位逻辑运算赋值位逻辑运算赋值运算符示例运算规则&=a &= 7a = a &7|=s | = 0 x00ffs = s | 0 x00ff=x = (y+5)x = x (y+5) 说明：说明： 运算对象必须是整型或字符型；

12、运算对象必须是整型或字符型； 左值只能是变量；左值只能是变量； 运算取赋值优先级。运算取赋值优先级。HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算8.2 移位运算移位运算 移位运算符移位运算符运算符运算符运算规则运算规则示例示例左移b 右移s (n+3) 说明：说明： 运算对象必须是整型或字符型；运算对象必须是整型或字符型； 整体二进制位移动。整体二进制位移动。HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算左移左移 操作：将操作：将a中的二进制位，左移中的二进制位，左移n（无符号整数），高位移出

13、（无符号整数），高位移出低位补低位补0。 unsigned short a;a = 2;a = a 4; 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 格式：格式： a 操作：操作： 无符号数称为逻辑右移，低位移出，高位补无符号数称为逻辑右移，低位移出，高位补0； 有符号数称为算数右移，低位移出，符号位自补。有符号数称为算数右移，低位移出，符号位自补。 格式：格式： a n 右移一位相当于除右移一位相当于除 2。 例：通过移位实现循环移位例：通过移位实现循环移位HFUT School of Computer Xu

14、an & li第八章第八章 位位 运运 算算移位运算赋值移位运算赋值运算符示例运算规则=a = 7a = a =s = (n+3)s = s (n + 3) 说明：说明： 运算对象必须是整型或字符型；运算对象必须是整型或字符型； 左值只能是变量；左值只能是变量； 运算取赋值优先级。运算取赋值优先级。HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算优优先先级级总总表表级别级别运算符运算符结合顺序结合顺序1（）（） - .从左向右从左向右2！- - + - - (type) sizeof* * & 从右向左从右向左3* * / %从左向右从左向右4+

15、 - -从左向右从左向右5(移位运算移位运算)从左向右从左向右6 = 从左向右从左向右7= != 从左向右从左向右8&(位与运算位与运算)从左向右从左向右9(位异或运算位异或运算)从左向右从左向右10|(位或运算位或运算)从左向右从左向右11&从左向右从左向右12| |从左向右从左向右13? :从右向左从右向左14= op =从右向左从右向左15,从左向右从左向右HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算8.4 位段（位域）位段（位域） 位段（位域）的基本概念位段（位域）的基本概念 以前所有运算的以前所有运算的操作的对象都是一个完整的数据，

16、甚至是几个操作的对象都是一个完整的数据，甚至是几个数据的组合。数据的组合。应用中可能只需要使用一位或几位二进制，也只能使应用中可能只需要使用一位或几位二进制，也只能使用一个变量，比如查找标志用一个变量，比如查找标志 int iFlag ; 其实其实bit就可以。就可以。 位段是将一个位段是将一个抽象数据抽象数据中的不同的二进制位划分为几个不同的中的不同的二进制位划分为几个不同的区域，区域，每个区域每个区域看作不同的数据，代表不同的意义。通常用在控制看作不同的数据，代表不同的意义。通常用在控制领域领域及嵌入式系统编程及嵌入式系统编程。HFUT School of Computer Xuan &

17、li第八章第八章 位位 运运 算算位段（位域）的定义位段（位域）的定义 格式：格式： struct 位段类型位段类型 type 位段名位段名1: 长度长度1; type 位段名位段名2: 长度长度2; type 位段名位段名n: 长度长度n; ；struct bitfield1 unsigned int a:4 ; /* 占占4位位 */ unsigned int b:4 ; /* 占占4位位 */ unsigned int c:2 ; /* 占占2位位 */HFUT School of Computer Xuan & li第八章第八章 位位 运运 算算位段（位域）的使用位段（位域）的使用struct bitfield1 unsigned int a:4 ; /* 占占4位位 */ unsigned int b:4 ; /* 占占4位位 */ unsigned in