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1、c语言设计（第二版）-教学课件,制作人：黄 荧制作人单位：河师大数学与信息科学学院,第十二章 位运算(按位运算),几种关于二进制的按位运算：1 按位与、按位或2 异或、取反3 左移、右移4 位段,00000011&)00000101 00000001,00110000|)00001111 00111111,按位运算的用途:,用位运算可以实现一个字节存放多个数据!,1 按位运算主要在编写系统软件和应用软件中使用2 按位运算能实现在一个字节中存储多个标志性数据 如,一个取值为0,1的标志变量只需要1个数位;存放黑白两色也只需要1个数位.即使存放8种颜色也仅只需要3个数位.3 利用按位运算可以非常方
2、便的从一个字节中读取和写入一个或几个数位上的数据.,12.1 位运算符和位运算(位:指的是二进制的位!),C语言提供的六种位运算：,说明：1）除了取反运算以外，都是二元运算。2）运算量只能是整型或字符型数据，不能是实型数据。,12.1.1 按位与运算符（&）(特别注意：&与&的区别),运算规则：0&0=0,0&1=0,1&0=0,1&1=1,如：3&5=?(3)补=00000011&(5)补=00000101 00000001 3&5=1,练习2-10&7=?(-10)补=11110110&(7)补=00000111 00000110 即,-10&7=6,思考:两个非零数的按位与运算结果可能为
3、0吗?你能举出一个例子吗?,练习1 10&7=?(10)补=00001010&(7)补=00000111 00000010 即,10&7=2,练习3 10&-10=?(10)补=00001010&(-10)补=11110110 00000010 即,10&-10=2,按位与运算的3个常用的特殊用途：,1）清零处理：a=a&02）取一个数的某些位:设a为占2个字节的无符号数，(a)若取a的高8位 c=a&(1111 1111 0000 0000)2=a&(01777400)8(b)取a的低8位：c=a&(0000 0000 1111 1111)2=a&(0377)83）保留一个数的某些位（其他位
4、 置0）:如，若保留a的从右数第3，4，5，7，8位 a=a&(0000 0000 1101 1100)2=a&(0334)8,12.1.2 按位或运算符（|）(注意：|与|的区别),运算规则：0|0=0,0|1=1,1|0=1,1|1=1,如：求060|017=?00110000|)00001111 00111111即，060|017=077,按位或的一个常用的特殊用途：将某些数位上的值置为1：如：1)将a的低4位置1，高4位不变 作：a=a|(0000 1111)2=a|(017)82)将a的高4位置1，低4位不变：作：a=a|(1111 0000)2=a|(0360)8,12.1.3 异
5、或运算符（）,运算规则：00=0,01=1,10=1,11=0即，相同取0，相异取1,如：071052=?00111001)00101010 00010011071052=023,异或运算的3个特殊应用：与1作异或，使特定位翻转：如：将a的低四位翻转：a=a(00001111)2=a017与0作异或，保留原值 a0=a交换a,b的值，不用临时变量要交换a,b的值，用下列3个赋值语句即可：a=ab;b=ba;a=ab b=b(ab)=abb=a0=a类似地：a=(ab)(b(ab)=aabbb=00b=b,用”按位与”在某些位上做清零,用”按位或”在某些位上做置1,用”异或”在某些位上做翻转!,
6、12.1.4“取反”运算符（）,（一元运算）运算规则：0=1，1=0如：求025，其中025为整型数占2个字节。025=(0000 0000 0001 0101)2=(1111 1111 1110 1010)2=0177752特别注意：取反的值是与其所占字节数相关的！,取反运算的一个特殊应用：将一个数的最低位置零。当整数为16位：a&(1111 1111 1111 1110)2=a&0177776而当整数为32位：a&(1111 1110)2=a&037777777776 二者可以统一如下表示:a=a&1 15个1因为当系统为16位时，1=1110 31个1因为当系统为32位时，1=1110,
7、12.1.5 左移运算符（）,an功能：将a的二进制数位依次左移n位，右边补零如：a=15,a=a1;15=(00001111)2151=(00011110)2=036=30类似的：a=15,a=a2;152=(00111100)2=074=60但是：a=128,a=a1;128=(10000000)21281=(00000000)2=0（出现溢出！）很容易看出，当无溢出时：a1a*2 an a*2n,12.1.6 右移运算符（）,an作用：将a的各二进制数位依次右移n位，左边补0或补1。无符号数：左补0有符号数：a=0:左补0 a0:逻辑右移：左补0 算术右移：左补1 Turbo C采用的是
8、算术右移。,如,1）a=017 a2=(0000 1111)2 2=(0000 0011)2=032)a=-7 a2=(11111001)2 2=(11111110)2(补)=-2另外：与左移类似 a1a/2(整除)ana/2n(整除)但注意到负数的舍入方向与正数不同，-7/2=-4向远离0的方向舍入。,位运算赋值运算符,&,|,b a=b,不同长度的数据进行按位运算,不同长度的数据进行按位运算，效果可能不同:如：long a=2;int b=2;a=a;b=b;所得到的结果是不同的。,12.2 位运算举例,例12.1 取一个整数a从右端开始的47位。（注意到，内存中的最低位是0位。）,方法1
9、：（最简单的方法）右移4位,将所取位移至最低位:b=a4;取出最低4位：c=b,方法2：将方法1的017用反运算表示。构造017的要点是：用反运算构造一个高位为0，低4位为1的数。a)从0开始，0=00000（可16位,也可32位）b)取反：0=11111（可16位，也可32位）c)左移4位使低4位为0(可一般化为n)：04;c=(04)；d=b,例12.1 取一个整数a从右端开始的47位。（程序）,#include void main()unsigned a,b,c,d;scanf(%o,方法2：b=a4;c=(04)；d=b,考虑：一般地,从右面的第m位开始取其右边的n位?,作：1）b=a
10、(m-n+1);（将第m位开始的n位移至最低位）2）c=(0n);（构造低n位为1，高位为0的数）3）a=b（利用按位与运算取出这n位）,例12.2 右循环位移。,即：将a各数位依次右移且将最低位上的溢出位放入最高位。如：右循环位移1位.,右循环位移n位.,处理方法：取出a中低n位放在b中高n位保存：b=an(a为无符号数)将b与c作按位或即得所求：c=c|b,例12.2 右循环位移。（程序）,#include void main()unsigned a,b,c;int n;printf(Enter unsigned a,int n:n);scanf(%o%d,右循环位移方法:取出a中低n位放
11、在b中高n位保存：b=an将b与c作按位或即得所求：c=c|b,12.3 位段(位域),位段是为了使一个字节中的数位的读取更为方便直观而设置的.位段是结构体中特殊的成员，它们是以数位来定义长度的，而不是以字节。,如,struct packed_data unsigned a:2;/*成员a为一个占2个二进制数位的位段。*/unsigned b:6;/*b,c,d也为位段*/unsigned c:4;unsigned d:4;int i;data;,（共4个字节）,位段的引用,对段位可以象一般整型变量要样给它赋值，但需要注意的是：不要超出它的取值范围。如：struct packed_data u
12、nsigned a:2;unsigned b:3;unsigned c:4;int i;data;dataa=3;dataa=6;因为a仅占2个二进制数位，最大存储的数值为3。(溢出错误),例 各位段长度之和可以不为整字节。,如，struct packed_data unsigned a:2;unsigned b:3;unsigned c:4;int i;data;,（共4个字节）,位段的定义和引用 的几点说明：（1-7）,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，可以利用长度为0的位段来实现（规定）。,如：unsigned a:1;unsign
13、ed b:2;unsigned:0;unsigned c:3;,3）一个位段必须存储在同一个存储单元（一个字，不是字节）中，不能跨两个存储单元。,如：unsigned a:12;unsigned b:14;,4）可以定义无名位段。,5）位段的长度不能大于一个字，也不能定义位段数组。6）可以用整型格式符输出 如，用%d,%o,%x,%u等格式输出7）可以用于表达式中，它会被系统自动转化为整型的。,如：unsigned a:1;unsigned:2;/*这两位不用*/unsigned b:3;,00111001)00101010 00010011,)00010101 11101010,00000011&)00000101 00000001,
