1、C语言程序设计,主 讲：王 榕,课程要求, 课前请做好预习 课堂安静，头脑清醒，思维活跃 认真、保持独立、按时完成并提交作业 重视上机实践，有效利用上机时间,第十二章,位 运 算,主要内容,12.1 位运算符和位运算 12.2 位运算举例 12.3 位段,概念,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。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。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。,12.1 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
2、二目（元）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：,12.1.1“按位与”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：并不等于，应该是按位与运算：,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。,3&5的值得,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
3、，即可达到清零目的。,(1) 清零。,例： 原有数为00101011，另找一个数，设它为10010100，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：,(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。,(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；,例：有一数，想把其中左面第、位保留下来，运算如下：,12.1.2 “按位或”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： 060|017,将八进制数60与八进制数17进行按位或运算。,应
4、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。,12.1.3“异或”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相同则结果为（假）相异则结果为（真）,即:00=0，01=1，10=1， 11=0,即:071052=023 （八进制数）,例：,（） 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：,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。,因为
5、原数中的与进行运算得，得，故保留原数。,例如： 01200=012,（） 与相，保留原值,（） 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） （）（ba的结果，b已变成） （）（ab的结果，a已变成）,12.1.4 “取反”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，025是对八进制数25（即二进制数00010101）按位求反。,12.1.5 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=2； 将的二进制数左移位，右补。 若15，即二进
6、制数00001111， 左移位得00111100，(十进制数),高位左移后溢出，舍弃。,12.1.6 右移运算符(),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2右移n位相当于除以2n。,在右移时,需要注意符号位问题：（1）对无符号数,右移时左边高位移入0；（2）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
7、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”。,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。Turbo 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。,12.1.7 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: &=, |=, =, =, =
8、,例： a & = b相当于 a = a & ba =2相当于a = a 2,12.1.8 不同长度的数据进行位运算,如果两个数据长度不同(例如long型和int型)，进行位运算时(如a & b,而a为long型,b为int型),系统会将二者按右端对齐。如果b为正数,则左侧16位补满0；若b为负数,左端应补满1；如果b为无符号整数型,则左侧添满0。,12.2 位运算举例,例12.1 取一个整数a从右端开始的47位。, 先使a右移4位：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, 设置一个低4位全为1,其余全为0的数。 ( 0 4 ),程序如下： #include
9、void main() unsigned a,b,c,d;scanf(“%o”, ,c=15;, 将上面、进行&运算。(a 4) & ( 0 4 ),12.3 位段,信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。,（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) 。利用位段能够用较少的位数存储数据。,程序如下： struct packed_data unsigned ：；unsigned ：；unsigned ：；unsigned ：；int ；data；,
