第12章 c语言位运算.ppt

1、第12章 位运算,为了节省内存空间，在系统软件中常将多个标志状态简单地组合在一起，存储到一个字节（或字）中。语言是为研制系统软件而设计的，所以她提供了实现将标志状态从标志字节中分离出来的位运算功能。 所谓位运算是指，按二进制位进行的运算。 12.1 数值在计算机中的表示 12.2 位运算 12.3 位段 Return,11.1 数值在计算机中的表示,1.二进制位与字节 计算机系统的内存储器，是由许多称为字节的单元组成的，1个字节由8个二进制位（bit）构成，每位的取值为0/1。最右端的那1位称为“最低位”，编号为0；最左端的那1位称为“最高位”，而且从最低位到最高位顺序，依次编号。图11-1是

2、1个字节各二进制位的编号。 图11-1 1个字节各二进制位的编号 2.数值的原码表示 数值的原码表示是指，将最高位用作符号位（0表示正数，1表示负数），其余各位代表数值本身的绝对值（以二进制形式表示）的表示形式。为简化描述起见，本节约定用1个字节表示1个整数。,例如，+9的原码是00001001 符号位上的0表示正数 -9的原码是10001001。 符号位上的1表示负数 3.数值的反码表示 数值的反码表示分两种情况： （1）正数的反码：与原码相同。 例如，+9的反码是00001001。 （2）负数的反码：符号位为1，其余各位为该数绝对值的原码按位取反（1变0、0变1）。 例如，-9的反码：因为

3、是负数，则符号位为“1”；其余7位为-9的绝对值+9的原码0001001按位取反为1110110，所以-9的反码是11110110。,4.数值的补码表示 数值的补码表示也分两种情况： （1）正数的补码：与原码相同。 例如，+9的补码是00001001。 （2）负数的补码：符号位为1，其余位为该数绝对值的原码按位取反；然后整个数加1。 例如，-9的补码：因为是负数，则符号位为“1”；其余7位为-9的绝对值+9的原码0001001按位取反为1110110；再加1，所以-9的补码是11110111。 已知一个数的补码，求原码的操作分两种情况： （1）如果补码的符号位为“0”，表示是一个正数，所以补码

4、就是该数的原码。 （2）如果补码的符号位为“1”，表示是一个负数，求原码的操作可以是：符号位不变，其余各位取反，然后再整个数加1。,例如，已知一个补码为11111001，则原码是10000111（-7）：因为符号位为“1”，表示是一个负数，所以该位不变，仍为“1”；其余7位1111001取反后为0000110；再加1，所以是10000111。 5.数值在计算机中的表示补码 在计算机系统中，数值一律用补码表示（存储），原因在于：使用补码，可以将符号位和其它位统一处理；同时，减法也可按加法来处理。另外，两个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。 Return,12.2.1

5、 位 运 算,C语言提供的位运算符： printf(Input a integer number: ); scanf(%d, ,程序运行情况： Input a integer number:1000 result=0 x3 程序说明： ( 0 4) 按位取0的反，为全1；左移4位后，其低4位为0，其余各位为1；再按位取反，则其低4位为1，其余各位为0。这个整数正是我们所需要的。 思考题：输出一个整数中由47位构成的数，程序应如何修改？ 使变量num右移12位，将47 1位移到低4位上。,案例12.2 从键盘上输入1个正整数给int变量num，按二进制位输出该数。 /*案例代码文件名：AL12_

6、2.C*/ /*程序功能：按二进制位输出一个整数*/,#include stdio.h main() int num, mask, i; printf(Input a integer number: ); scanf(%d, 程序演示,程序运行情况： Input a integer number:1000 1000=0000,0011,1110,1000B,12.3 位段简介,有时，存储1个信息不必占用1个字节，只需二进制的1个（或多个）位就够用。 如： 打印机状态： bit0: 打印机在规定的时间内未完成上一次指定的操作。 bit5: 打印机当前缺纸。 bit7: 打印机当前准备好。 为了方

7、便访问这些信息，C语言引入了位段类型。,1. 位段的概念与定义 所谓位段类型，是一种特殊的结构类型，其所有成员均以二进制位为单位定义长度，并称成员为位段。 例如，CPU的状态寄存器，按位段类型定义如下： struct status unsigned sign: 1; /*符号标志*/ unsigned zero: 1; /*零标志*/ unsigned carry: 1; /*进位标志*/ unsigned parity: 1; /*奇偶/溢出标志*/ unsigned half_carry: 1; /*半进位标志*/ unsigned negative: 1; /*减标志*/ flags;

8、显然，对CPU的状态寄存器而言，使用位段类型（仅需1个字节），比使用结构类型（需要6个字节）节省了5个字节。,定义位段的一般格式 struct 结构类型名 unsigned 位段名1: n; /*位段定义*/ unsigned 位段名2: n; /*位段定义*/ 其它成员； 结构变量名表; 说明：n表示位段所占的内存的位数。位段在存储单元中的空间分配方向因机器而异。 例如： struct data unsigned a: 2; unsigned b: 6; unsigned c: 4; unsigned d: 4; int i; data1 ;,2.说明 （1）因为位段类型是一种结构类型，所以

9、位段类型和位段变量的定义，以及对位段（即位段类型中的成员）的引用，均与结构类型和结构变量一样。但位段成员类型必须指定为unsigned或int类型。 （2）对位段赋值时，要注意取置范围。一般地说，长度为n的位段，其取值范围是：0（2n-1）。 （3）可以定义无名位段。使用长度为0的无名位段，可使其后续位段从下1个字节开始存储。 例如， struct status unsigned sign: 1; /*符号标志*/ unsigned zero: 1; /*零标志*/ unsigned carry: 1; /*进位标志*/ unsigned : 0; /*长度为0的无名位段*/ unsigned parity: 1; /*奇偶/溢出标志*/ unsigned half_carry: 1; /*半进位标志*/ unsigned negative: 1; /*减标志*/ flags;,原本6个标志位是连续存储在1个字节中的。由于加入了1个长度为0的无名位段，所以其后的3个位段，从下1个字节开始存储，一共占用2个字节。 （4）1个位段必须存储在1个存储