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1、第12章 位运算,位运算符及其应用 位段及其应用,12.1位运算符和位运算表达式,C语言中提供了如下6种的位运算符：&按位与|按位或 按位异或 右移 按位取反提示：只允许对整型、字符型数据进行位运算，而实型数据不能进行位运算。,位运算规则:例12.1 若 a=（15）10=(00001111)2，b=(80)10=(01010000)10则:a&b=0000 0000,a|b=0101 1111,ab=01011111,a=1111 0000,位运算的应用：1）按位与运算经常用于将某些二进制位屏蔽掉。例12.2 编写函数：使一个整数k中的低4位置0。分析：用“与”运算实现：将k的低4位与0相与
2、，其他位与1相与，即将 k与十六进制的 1110 相与。程序如下：unsigned int_set(unsigned int k)k=k 结论：任何二进制位与0相与能实现置0，与1相与该位保持不变。,2）按位或运算经常用与将某些二进制位 置 1。例12.4:将一个字节的高4位置为1010并输出结果。分析：直接用位运算符，可以很方便的置1、清0、翻转等，但无法直接实现置给定的值。可以用两步实现：首先将高4位清 0，然后与1010 0000相或。程序如下：/*设 a 为待处理的数据，转换成二进制为00001000，b用来保存将a的高4位清0后的结果*/main()unsigned char a,b
3、,c;a=8;b=a 运行结果：10101000,3）按位异或运算经常用与将某些位翻转。例12.5 编程实现,将一整数n的高8位翻转，低8位不变分析：用“异或”运算实现，即高8位与1相异或，低8位与0相异或，也就是k与十六进制的ff00相异或。程序如下：main()int n=129;printf(n before reset,n=%x,n);n=n0 xff00;printf(n after reset,n=%x,n);运行结果：before reset,n=00000000 10000001after reset,n=11111111 10000001 结论：任何二进制位与0异或，保持不变
4、；与1异或，对应位翻转。,4)左移、右移运算实现将一个数的各个二进制位向左、向右移若干位。左移：将一个数的各个二进制位左移若干位，高位左移后舍弃，低位补0。若定义:int a=8;即a=0000 1000,则语句a=a2；将 a 的各二进制位右移 2 位，空出的高位补 0。结果为：0000 0010,12.2 位段,1.位段的概念以位为单位定义其长度的结构体成员。2位段的定义例12.6若某个控制字长32位，分5段，每段的长度分别为：2，6，4，4，16位；每段存放一个信息，且第4段空出不用。可用如下结构体类型描述：struct con_word unsigned a:2;/*位段a，长度为2*
5、/unsigned b:6;/*a,b,c为有名位段*/unsigned c:4;unsigned:4;/*该位段为无名位段，表示这4位空间空出不使用*/int i;data;,变量data 的存储结构如图：a b c i 成员名 2 6 4 4 16 长度 3位段的引用 位段是结构体类型的某个成员，因此，位段的引用同结构体成员的引用方法相同。如：data.a=0 x01;/*给位段a赋值，*/data.b=0 x0a;/*给位段b赋值*/data.i=12;/*给位段 i赋值*/printf(“%02x,%02x,%4d”,data.a,data.b,data.i);输出：01,0a,12
6、特别提示：使用位段时，要注意该位段的能表示的数据的范围。,4位段的应用编程模拟一个温度测控系统：从键盘输入模拟温度的采样值（0255），该采样值与0.2相乘，得出实际温度值，根据该温度值，控制温度指示灯的亮与灭（从0度开始，温度每增加10度则多点亮一个指示灯）；将该温度值与设定温度比较，当温度小于10度和高于40度时分别开启升温设备和降温设备，同时报警。反复以上过程，直至输入的测温值为300为止。,分析：系统中需要控制的设备有：五个温度指示灯，升温设备，降温设备，报警设备。因此可用如下的结构体变量word表示该系统的控制字，其成员构成如下：（1）无符号整型tem1 用来存放输入的温度采样值（0
7、255），若每个刻度代表0.2度，则可以测量的温度范围为051度。浮点类型的成员tem2用来存放tem1成员转换成的温度值。（2）四个位段存放（要输出的）控制数据。其中，位段lmp 宽度为5，控制五个温度指示灯，值为1时灯亮，为0时灯不亮。其余的3个位段sw1、sw2、alm宽度均为1，分别控制升温设备、降温设备和报警设备，都是为“1”时开启，为0时关闭。函数sample()实现测温采样：通过键盘输入模拟测温数据，并转换成实际温度值。函数 control()实现输出控制：通过屏幕显示和喇叭鸣笛的方式输出温度值、温度级别、设备开关情况和报警状态。,#define ON 1#define OFF
8、0struct ctrl_type unsigned char tem1;float tem2;unsigned lmp:5;unsigned sw1:1;unsigned sw2:1;unsigned alm:1;,main()void sample(struct ctrl_type*wp);void control(struct ctrl_type*wp);struct ctrl_type word;while(1)sample(/*输出控制字，控制各设备*/,void sample(struct ctrl_type*wp)printf(ninput test data(0255)（300 for end）:);scanf(%u,说明：1）函数sample()实现测温采样：通过键盘输入模拟测温数据，并转换成实际温度值。2）函数 control()实现输出控制：通过屏幕显示和喇叭鸣笛的方式输出温度值、温度级别、设备开关情况和报警状态,void control(struct ctrl_type*wp)char i,m;printf(n%6s%6s%4s%4s%6s,degree,lamp,sw1,sw2,alarm);printf(n%6.1f,wp-tem2);for(i=0,m=0 x10;i=1)printf(%c,wp-lmp,
