C语言程序设计位运算.ppt

1、C语言允许对内存中的字节或字节内的二进制位进行运算,即位运算. 12.1 位运算符和位运算 位运算符共6 种: a = a b ; b = b a ; a = a b ; printf ( “ %d , %d ” ,a , b ) ; 输出: 4 , 3,00000011,00000000,00000100,00000000,00000111,00000000,a,b,a,00000011,00000000,b,00000100,00000000,a,12.1.3 “按位异或”运算符() 作用: 对参加运算的两个二进制数按位进行逻辑异或运算. 规则: 00 = 0, 10 = 1, 01 =

2、1, 11 = 0,结论: 利用异或运算,不必设置第三个变量就可以实现两个整型变量值的交换。,用途:某位“异或”1 要变，某位“异或”0 不变。 1) 使指定位翻转。比如：要使一个字节的低四位翻转，只需异或0 x0f 。,00100011,a,00001111,a,0 x0f,00101100,2) 清零。一个整型(含字符型)数据“异或”自身,便清零.,00100011,a,a,00000000,00100011,a,12.1.4 “按位取反” 运算符() 作用: 对一个二进制数按位取反,是一个单目运算符. 如: a = 15 则 a = 65520,00000000,00001111,111

3、11111,11110000,a, a,注意: 和! 运算符是两个完全不同的运算符。 的优先级与 + +, , !相同，且结合性都是从右至左。 例如：main ( ) int a = 0 , b = 1 ; printf ( “ %d , %d n”, a ,b ) ; printf ( “ %d , %d n”, !a , !b ) ; 运行结果: 1, 2 1, 0,00000000,00000000,11111111,11111111,0, 0,应用举例: 若有一个整数a ，想使它最低一位为0（即屏蔽d0位），而其它位不变。请问如何操作？,方法是: a=a 吗？,答：对于以16位存放一个

4、整型数据的计算机系统，后者也是可以的。但对于以32位（或更多位）存放一个整型数据的系统(如VAX 11/780)，后者是不可以的。因此，后者的可移植性很差；而前者则适合于任何系统，程序的可移植性好！,16位整型,32位整型,12.1.5 左移位运算 () 作用: 将操作数的各个二进位顺序左移,右端空出的位补0,而移出左端之外的位则丢失. 如: an 表示将a 的各个二进位顺序左移n 位(n 为正整数). 例如: a=25; 则 a3 的结果为200,00011001,00000000,11001000,00000000,a,a3,说明: (1) 对于无符号数,左移1位,相当于乘2 ；左移n 位

5、,则乘2n。但是此结论只适用于该数左移时被溢出的最高位中没有1的情况。 (2) 对于用补码表示的正数,如果左移出的全部是0 , 且移出后的最高位仍为0 时，数据不会溢出。,(3) 对于用补码表示的负数,如果左移出的全部是1,且移出后的最高位仍为1 时，数据不会溢出。如:,11111110,11111111,11110000,11111111, 2,23,(4) 若非上面(2)、(3)所述情况，则数据左移后会产生溢出,那 就不能简单地用乘2 来计算了。 如: 有符号字符型数据64 , 当它左移2 位时,结果为0 .,00010000,00000000,按位取反加1 得：16,01000000,6

6、4,00000000,642,12.1.6 右移运算符 () 作用: 将操作数的各个二进位顺序右移.左端空出的位补0 或补1,而移出右端的位则被舍去. 如: an 表示将a 的各个二进位顺序右移n 位. 说明: 右移运算的结果与操作数的符号有关. 就Turbo C2.0而言： 1) 无符号数为“逻辑右移”，即左端空出位一律补0 . 2) 有符号数为“算术右移”，即正数右移,空位补0 ,负数右移,空位补1 .一句话，算术右移是指最高位移入符号位。 其它系统对有符号数可能依然采用“逻辑右移”,这随系统而定.,00000000,10000000,00000000,01000000,00000000,

7、11000000,a,a 1,a 1,逻辑右移,结果为 16384,算术右移,结果为 16384,算术右移运算相当于除2 运算。 右移 1 位，相当于除以2 。右移n 位，则除以2n 。,例如: a = 32768,12.1.7 位运算符的优先级与结合性 c = ( 0 n ); d = b ,00000000,11011001,00000000,00001101,a,d,1 0 0 0 1 0 0 1,右移 2 位,0 1 1 0 0 0 1 0,例12.2 将一个整数a 循环右移n 位。所谓循环右移是将a 最右端的位顺序移到a 的最左端，而将a 中原左端的各位顺序右移。,分析： (1) 将

8、a 左移16n 位并存入变量b 中(即用b存放未来的高位)。 b = a (16n),11011111,10101011,01100000,00000000,a,b,(3) 将 c 与 b 按位或运算 c = c | b,(2) 将a 逻辑右移n 位。即原a中的左端16-n位右移了n位且被保留，而高n位变为0。 c = a n,00011011,11110101,c,01111011,11110101,c,main ( ) unsignde a , b , c ; int n ; scanf ( “ %o , %d ” , 如输入: 157653 , 3 输出为: 157653 75765 同

9、样的方法，可以实现循环左移。,11011111,10101011,01111011,11110101,a,c,12.3 位 段,以前，我们内存的存取都是以字节为单位，即信息存储至少要占用一个字节。实际上，有时存储一个信息不必占用一个或多个字节，而只需占用1位或几位便可。这在计算机过程控制和数据通信领域经常会遇到。C语言提供对这方面的处理，而且可用以下两种方法实现：,1、通过位运算实现对1位或几位的操作：比如我们可以人为地将一个字节data划分为几项，假如是四项a、b、c、d，且它们分别占1位、3位、2位、2位（如下图所示）。如果欲将b的值变为6，则可以这样：,data,a,b,c,d,7,0,

10、(1)将b项(4 6位)清零 data = data ,(3)将data与“64”进行按位或运算，即可实现将b的值变为6 。,7,0,(2)将数6左移4位，使110成为4 - 6位,7,0,data,data,|(64),(74),说明：其中(1)步中的0 x8f，称为“屏蔽字”，即把data中b的信息屏蔽掉，而其它信息不受影响。,2、通过位段来实现对1位或几位的操作：C语言允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存的长度，这种以位为单位的成员称为“位段”(或“位域”bit field)。例如：,Struct packed_data unsigned a:2; unsigned b:6;

11、 unsigned c:4; unsigned d:4; int i; data;,Struct packed_data unsigned a:2; unsigned b:3; unsigned c:4; int i; ; Struct packed_data data;,a,b,c,空闲,i,16,7,4,3,2,7,0,15,23,31,关于位段的定义和引用的说明： 1)位段成员的类型必须指定为unsigned int型。 2)若某一位段要从另一存储单元(字)单独开始存放,应这样定义：,Struct packed_data unsigned a:1; unsigned b:2; unsig

12、ned :0; unsigned c:3; /* 在Turbo C中表示c从第3个字节开始存放 */ ;,3)可以定义无名字段，如：,Struct packed_data unsigned a:1; unsigned :2; /* 表示这两位空间不用 */ unsigned b:3; unsigned c:4; ;,4) 一个位段必须存储在同一存储单元(字)中，不能跨越两个单元。如果第一个字不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一个字开始存放。比如：,Struct packed_data unsigned a:5; unsigned b:6; unsigned c:6; int i; ; Struct packed_data data;,16,6,5,6,5,注意：上面定义的结构体共占6个字节