C语言程序设计_模块九位操作训练

1、模块九模块九 位操作训练位操作训练能力目标理解位运算的含义及使用；了解位段的定义、存储及使用。知识准备知识准备任务引例-不用第三个变量完成两个变量值的交换。不用第三个变量完成两个变量值的交换。方案一：传统算法是通过第三个变量完成交换。#void swap1(int *a,int *b) int temp; temp=*a; *a=*b; *b=temp;程程序序清清单单方案二：加减运算，把第一个变量当缓冲变量用。void swap2(int *a,int *b) *a=*a+*b; *b=*a-*b;/b中放原来a中的值 *a=*a-*b;/ 用这1条语句a = a + b - (b = a)

2、; 代替3条语句程序清单程序清单方案三：乘除运算，是把第一个变量当缓冲变量用。void swap3(int *a,int *b) *a=(*a)*(*b); *b=(*a)/(*b);/b中放原来a中的值 *a=(*a)/(*b); / 用这1条语句a = a + b - (b = a); 代替3条语句程序清单程序清单方案四：异或运算。#include stdio.hvoid swap4(int *a,int *b) *a=*a*b; *b=*a*b; *a=*a*b;int main() int a=123,b=321; swap1(&a,&b);printf(a=%d,b=

3、%dn,a,b); swap2(&a,&b); printf(a=%d,b=%dn,a,b); swap3(&a,&b); printf(a=%d,b=%dn,a,b);swap4(&a,&b);printf(a=%d,b=%dn,a,b); return 0;程序清单程序清单输出结果输出结果 a=321,b=123a=123,b=321a=321,b=123a=123,b=321说明v 位运算符中除了“” 以外，均为二元运算符。v 运算量应为整型或字符型的数据。9.1 位运算符 位（bit）：二进制位是计算机中最小的信息单位：n位二进制能表达2

4、n个信息。 9.1.1 按位与运算（&）第7位第6位第5位第4位第3位第2位第1位第0位MSB LSB10010101做中学做中学9-1 9-1 设有设有X=10X=10，Y=8Y=8，Z=X&YZ=X&Y（按位与），求（按位与），求Z Z的值。的值。#includevoid main() int X=10,Y=8; int Z; Z=X&Y; printf(“Z=%dn”;Z);程序清单程序清单输出结果输出结果 Z=8知识点运算规则 只有对应的位都为1时，按位与运算的结果才为1，其他的情况均为0，即： 0&0=0 0&1=0 1&0=0

5、 1&1=1 示例分析：X=（10）10=（00001010）2，Y=（8）10=（00001000）2 X00001010&Y00001000 Z00001000按位与运算的用途v 可以对某位进行清0操作 方法：将需要清0的对应位与0进行按位与操作即可。 如：若将00010011的低四位清0，只需将其低4位与0相与，高4位与1相与即可，也就是进行以下操作： 00010011&11110000 00010000可以提取指定位 方法：将需要提取的位与1进行按位与操作即可 如：假设有X=l0101110B，想取X的低4位。将X与Y=00001111B相与，即可得到X的低4位

6、。则有： 10101110&00001111 00001110#includevoid main() int X=12,Y=9; int Z; Z=X|Y; printf(“Z=%dn”;Z);程序清单程序清单输出结果输出结果 Z=139.1.2 按位或运算（|）做中学做中学9-2 9-2 假设有假设有X=12X=12，Y=9Y=9，Z= X | YZ= X | Y（按位或），则求（按位或），则求Z Z 的值。的值。知识点运算规则 只有对应的位都为0时，按位或运算的结果才为0，其他的情况均为1，即：0|0=0 0|1=1 1|0=1 1|1=1 示例分析：X=（12）10=（00001

7、100）2，Y=（9）10=（00001001）2 X00001100|Y00001001 Z00001101位或运算的用途 主要是对数据的某些位进行置1操作。 方法：将需要置1的位与1进行按位或操作即可。 如：假设有X=11010010B，想使X的低4位为l。可将X与Y=0000llllB按位相或。则有： 11010010|00001111 11011111#includevoid main() int X=10,Y=8; int Z; Z=XY; printf(“Z=%dn”;Z);程序清单程序清单输出结果输出结果 Z=29.1.3 按位异或运算()做中学做中学9-3 9-3 设有设有X=

8、10X=10，Y=8Y=8，Z=XYZ=XY（按位异或），求（按位异或），求Z Z的值。的值。知识点运算规则 参与按位异或运算的两个二进制位如果值相同，则结果为0，如果不同则结果为1.即： 00=0 01=1 10=1 11=0示例分析：X=（10）10=（00001010）2，Y=（8）10=（00001000）2根据“异或”的运算规则，有： X00001010Y00001000 Z00000010按位异或运算的用途v 与0异或，可以保留原值 方法：原数中的1与0进行异或运算得1，0与0异或运算的0。 例如：将29与0按位异或可以保留29。具体如下： 0001110100000000 000

9、11101v 将特定位翻转方法：要翻转的位与1异或运算，其余位与0异或运算。例如：假设有X=10101110B，则想使X的低4位翻转。根据“按位异或“的运算规则，可将X与Y00001111B按位相异或，则有： 1010111000001111 10100001v 实现两个变量值的交换 9.1任务引例的方案四就是利用异或运算完成了两个变量值的交换。 例如：a=5，b=4，利用异或运算完成a=4，b=5。具体如下： a=ab=101100=001 b=ab=001100=101 a=ab=101001=100 完成了a，b的交换。#includevoid main() int X=10; int

10、Z; Z=X; printf(“Z=%dn”;Z);程序清单程序清单输出结果输出结果 Z=119.1.4 按位取反运算()做中学做中学9-4 9-4 设有设有X=10X=10，Z=XZ=X（按位取反），求（按位取反），求Z Z的值。的值。知识点运算规则 对一个二进制数按位取反，即将0变为l，1变为0。 示例分析：X=（10）10=（00001010）2，根据“取反”的运算规则，有：即Z=X=(11110101)2=(-11)10X00001010 Z11110101注意事项v 单目运算符，具有右结合性；v 运算符的优先级别最高。 9.1.5 左移运算()语法格式：an运算规则：在移位过程中，各

11、个二进制位顺序向左移动，右端空出的位补0，移出左端之外的位则被舍弃。 例如：假没有X=10，其二进制的存储形式为00001010，将X左移2位，即X=X2，求X的值。 9.1.6 右移运算(n运算规则：v 对于无符号数最高位即左端空出的位一律补0；v 对于有符号数：正数则最高位补0，如果为负数，左端最高位补0还是补1则取决于所用的C编译系统。v 例如：有数X=10010001B X1：01001000B(逻辑右移) X1：11001000B(算术右移)#include void main() int x,y; printf(请输入一个16进制表示的正整数：); scanf(%x,&x)

12、; y=0; y=y; y4; x&=y; printf(该数的4-7位用十六进制表示是：%xn,x);程程序序清清单单9.1.7 复合赋值位运算做中学做中学9-5 9-5 将变量将变量x x的的 4-74-7位看成一个整数值，求这个值的大小。位看成一个整数值，求这个值的大小。程序运行程序运行 请输入一个16进制表示的正整数：acde该数的4-7位用十六进制表示是：d边学边练边学边练将十进制数转换为二进制形式。编写一个位运算演示器，该程序能演示计算机中每位二进制位运算的运算过程。拓展提升拓展提升9.2 位段9.2.1 位段的定义位段的语法格式： struct 位段名位段成员列表;位段列

13、表的格式： 类型说明符 位段成员名:位段长度; 如：struct wd int a:9; int b:3; int c:0; /*空域*/ unsigned d:5; /*从下一内存单元开始存放*/ int i;/在Turbo C中i为16位 unsigned :8; /无名位段成员说明v 位段的成员类型必须为unsigned或int型；位数为1的位段只能用unsigned。v 每个位段成员的长度不能超过字长（Turbo C中字长为16位，即一个存储单元为16位），所有位段成员的总长度可以超过字长。v 长度为0的位段叫空域，其作用是使下一个位段在下一个存储单元中开始存放。v 各个位段必须依次单

14、独定义，不能把几个位段组织成数组。v 位段可以含无名成员，这时它只用来作填充或调整位置，无名的位段成员是不能使用的。v 位段结构中可以包含整型变量或数组成员，但变量或数组名后不能跟冒号和位数，系统自动将他们从新的存储单元开始存放。v 位段结构变量可以按位段初始化，初值表中，不需要初始化的位段用逗号跳过。9.2.2 位段的引用位段的引用和结构成员的引用相同。一般形式为： 位段变量名. 位段成员名位段成员名使用与一般变量的使用一样，可以进行相应的运算。做中学做中学9-6 9-6 位段成员的输出。位段成员的输出。#include void main() struct unsigned a:1; unsigne