第12章_位运算.ppt

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1、第十二章第十二章12/13/20221l l 主要内容12.112.1位运算符和位运算位运算符和位运算12.212.2位运算举例位运算举例12.312.3位段位段12/13/20222 概念l 位运算是指按二进制位进行的运算。因为在系统软件中，常要处理二进制位的问题。l 例如：将一个存储单元中的各二进制位左移或右移一位，两个数按位相加等。l 语言提供位运算的功能，与其他高级语言（如PASCAL）相比，具有很大的优越性。12/13/20223C程序设计 12.1 12.1 位运算符和位运算位运算符和位运算运算符 含义 运算符 含义 按位与 取反|按位或 右移(1)位运算符中除以外，均为二目（元）

2、运算符，即要求两侧各有一个运算量。(2)运算量只能是整型或字符型的数据，不能为实型数据。语言提供的位运算符有：说明：12/13/20224C程序设计 12.1.1“12.1.1“按位与按位与”运算符（）运算符（）按位与是指：参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为，则该位的结果值为；否则为。即：，例：例：并不等于，应该是按位与运算：注意：注意：如果参加&运算的是负数（如-3&-5），则要以补码形式表示为二进制数，然后再按位进行“与”运算。00000011(3)&00000101(5)00000001(1)3&5的值得12/13/20225C程序设计按位与的用途：

3、按位与的用途：若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：原来的数中为的位，新数中相应位为。然后使二者进行运算，即可达到清零目的。(1)清零 例：例：原有数为，另找一个数，设它为，这样在原数为的位置上，该数的相应位值均为。将这两个数进行运算：00101011&10010100 00000000 12/13/20226C程序设计(2)取一个数中某些指定位 如有一个整数（个字节），想要取其中的低字节，只需将与8个1按位与即可。0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0abc0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

4、10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 012/13/20227C程序设计(3)保留一位的方法：与一个数进行运算，此数在该位取。即：a=84,b=59 c=a&b=16例：例：有一数，想把其中左面第、位保留下来，运算如下：01010100(84)&00111011(59)00010000(16)12/13/20228C程序设计 12.1.2“12.1.2“按位或按位或”运算符（运算符（|）两个相应的二进制位中只要有一个为，该位的结果值为。即|，|，|，|例：例：060|017,将八进制数60与八进制数17进行按位或运算。00110000|00001111 00111111

5、 12/13/20229C程序设计应用：按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为。例如：如果想使一个数的低位改为，只需将与进行按位或运算即可。例：是一个整数（位），有表达式：|则低位全置为，高位保留原样。12/13/202210C程序设计12.1.3“12.1.3“异或异或”运算符（运算符（）异或运算符也称XOR运算符。它的规则是：若参加运算的两个二进制位同号则结果为（假）异号则结果为（真）即:00=0，01=1，10=1，11=0即即:071052=023:071052=023（八进制数）（八进制数）00111001 00101010 00010011 例：例：12/13/202211C程序

6、设计（）（）使特定位翻转使特定位翻转设有，想使其低位翻转，即变为，变为。可以将它与进行运算，即：运算符应用：01111010 00001111 01110101 运算结果的低位正好是原数低位的翻转。可见，要使哪几位翻转就将与其进行运算的该几位置为即可。12/13/202212C程序设计因为原数中的与进行运算得，得，故保留原数。例如：01200=012（）（）与相与相，保留原值，保留原值 00001010 00000000 0000101012/13/202213C程序设计（）交换两个值，不用临时变量例如：，。想将和的值互换，可以用以下赋值语句实现：ab;ba;ab;（）（ab的结果，a已变成）

7、（）（ba的结果，b已变成）（）（ab的结果，a已变成）12/13/202214C程序设计 执行前两个赋值语句：“；”和“；”相当于b=b(ab)。再执行第三个赋值语句：。由于a的值等于（），b的值等于（），因此，相当于a=，即a的值等于，等于。得到原来的值。即等效于以下两步：12/13/202215C程序设计 12.1.4“12.1.4“取反取反”运算符（）运算符（）是一个单目（元）运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将变，将变。例如，是对八进制数（即二进制数）按位求反。0000000000010101（）1111111111101010(八进制数八进制数177752)177752)12/

8、13/202216C程序设计L6L6L7L712/13/202217C程序设计L8L8L9L912/13/202218C程序设计 12.1.5 12.1.5 左移运算符（）左移运算符（）左移运算符是用来将一个数的各二进制位全部左移若干位。例如：a=)()右移运算符是a2表示将a的各二进制位右移2位，移到右端的低位被舍弃,对无符号数,高位补0。例如：a=017时:a的值用二进制形式表示为00001111，舍弃低2位11：a2=00000011右移一位相当于除以右移一位相当于除以2 2 右移右移n n位相当于除以位相当于除以2n2n。12/13/202221C程序设计在右移时,需要注意符号位问题：

9、对无符号数,右移时左边高位移入0；对于有符号的值,如果原来符号位为0(该数为正),则左边也是移入0。如果符号位原来为1(即负数),则左边移入0还是1,要取决于所用的计算机系统。有的系统移入0,有的系统移入1。移入0的称为“逻辑右移”,即简单右移；移入1的称为“算术右移”。12/13/202222C程序设计例：例：a的值是八进制数113755：a:1001011111101101 （用二进制形式表示）a1:0100101111110110 (逻辑右移时)a1:1100101111110110 (算术右移时)在有些系统中,a1得八进制数045766,而在另一些系统上可能得到的是145766。Tur

10、bo C和其他一些C编译采用的是算术右移,即对有符号数右移时,如果符号位原来为1，左面移入高位的是1。12/13/202223C程序设计12.1.7 12.1.7 位运算赋值运算符位运算赋值运算符 位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。例如:&=,|=,=,=,=例：a&=b相当于 a=a&b a =2相当于a=a 4 目的是使要取出的那几位移到最右端 未右移时的情况 右移4位后的情况 12/13/202226C程序设计 设置一个低4位全为1,其余全为0的数。(0 4)&(0 4)程序如下：#include void main()unsigned a,b,c,d;scanf(“%o”,&

11、a);b=a4;c=(04);d=b&c;printf(“%o,%dn%o,%dn”,a,a,d,d);运行情况如下：（输入），217（的值），13 （的值）输入的值为八进制数331，其二进制形式为11011001 经运算最后得到的d为00001101 即八进制数，十进制数13。12/13/202227C程序设计例12.2 循环移位要求将进行右循环移位 将右循环移位，即将中原来左面（）位右移位，原来右端位移到最左面位。12/13/202228C程序设计 将的右端位先放到中的高位中，实现语句：（）；将右移位，其左面高位位补，实现语句：；将与进行按位或运算，即|；步骤：12/13/202229C程

12、序设计程序如下：#include void main()unsigned a,b,c;int n;scanf(“a=%o,n=%d”,&a,&n);b=an;c=c|b;printf(“%on%o”,a,c);运行情况如下：，3 运行开始时输入八进制数运行开始时输入八进制数157653157653，即二进制数即二进制数11011111101010111101111110101011循环右移位后得二进制数循环右移位后得二进制数01111011111101010111101111110101即八进制数即八进制数757657576512/13/202230C程序设计 12.3 12.3 位位段段 信

13、息的存取一般以字节为单位。实际上，有时存储一个信息不必用一个或多个字节，例如，“真”或“假”用或表示，只需位即可。在计算机用于过程控制、参数检测或数据通信领域时，控制信息往往只占一个字节中的一个或几个二进制位，常常在一个字节中放几个信息。12/13/202231C程序设计(1)可以人为地将一个整型变量data分为几部分。但是用这种方法给一个字节中某几位赋值太麻烦。可以位段结构体的方法。怎样向一个字节中的一个或几个二进制位赋值和改变它的值呢？可以用以下两种方法:（2）位段 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长度，这种以位为单位的成员称为“位段”或称“位域”(bit field

14、)。利用位段能够用较少的位数存储数据。12/13/202232C程序设计程序如下：struct packed-data unsigned ：；unsigned：；unsigned：；unsigned：；int；data；12/13/202233C程序设计（1）位段成员的类型必须指定为unsigned或int类型。（2）若某一位段要从另一个字开始存放，可用以下形式定义：unsigned ：1；unsignedb：；一个存储单元 unsigned：；unsigned：；另一存储单元 a、b、c应连续存放在一个存储单元中，由于用了长度为的位段，其作用是使下一个位段从下一个存储单元开始存放。因此，只将a、b存储在一个存储单元中，c另存在下一个单元(“存储单元”可能是一个字节，也可能是2个字节，视不同的编译系统而异)。关于位段的定义和引用的说明：12/13/202234C程序设计(3)一个位段必须存储在同一存储单元中，不能跨两个单元。如果第一个单元空间不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一个单元起存放该位段。(4)可以定义无名位段。(5)位段的长度不能大于存储单元的长度，也不能定义位段数组。(6)位段可以用整型格式符输出。(7)位段可以在数值表达式中引用，它会被系统自动地转换成整型数。关于位段的定义和引用的说明：12/13/202235