1、C语言程序设计教程 （第2版）,第11章 位运算,本章主要内容,1.按位取反运算 2.按位左移运算 3.按位左移运算 4.按位与运算 5.按位或运算 6.按位异或运算 7.复合位运算,第11章 位运算,11.1 位运算符,C 既具有高级语言的特点，又具有低级语言的功能，位运算能力就是其特色之一。所谓位运算就是指进行二进制位的运算。,C提供的位运算符有：运算符 含义& 按位与 按位或 按位异或 取反 右移,说明： 位运算符中除“”外，其余均为二目运算符，即要求两侧各有一个运算量。, 运算量只能是整型或字符型的数据，不能为实型数据。,11.2 “按位与” 运算符 &,参加运算的两个运算量之对应位都
2、为1，则该位的结果为1，否则为0。即：0&0=0 0&1=0 1&0=0 1&1=1,例： 3&5=13的补码： 000000115的补码： 00000101,& 00000001,& 运算符的用途：, 清零如果想将一个单元清零(全部二进位为)，则只要找一个数的补码的对应位0与被清零数的对应位1刚好对应，然后使两者进行 & 运算。,如： 00101011& 10010100,00000000, 取一个数中的某些指定位 如： a: 0010110010101100b: 0000000011111111 (377)8,& 0000000010101100 得到 a 的低 8 位, 保留一个数的某一
3、位 如： 01010100 (84)10& 00111011 (59)10,00010000 (16)10,11.3 “按位或”运算符 ,参加运算的两个运算量之对应位只要有一个为1，则该位的结果为1。即：0 0 = 0 0 1 = 1 1 0 = 1 1 1 = 1,如： 00110000 (060)8 00001111 (017)8,00111111 (077)8,即一个数与017进行按位或运算，就可将该数的低4位全置为1；与0377进行按位或运算，就可将该数的低8位全置为1。,11.4 “异或”运算符 ,参加运算的两个运算量的对应位相同，则该位的结果为0。否则为1。即：0 0 = 0 0
4、1 = 1 1 0 = 1 1 1 = 0,如： 00111001 (57)10 、(071)8 00101010 (42)10 、(052)8,00010011 (19)10 、(023)8, 运算符的用途：,使指定的位翻转 如： 01111010 00001111 对应原数的低4位均置为1,01110101 原数的低4位被翻转,若 a=3, b=4。 则a=ab; b=ba;a=ab; 结果是什么？,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
5、）,11.5 “取反” 运算符 , 运算是对一个二进制数按位取反，即将0变为1，1变为0。,8位全1用377； 16位全1用177777； 32位全1用37777777777。,11.6 “左移”运算符 , 用来将一个数的各二进制位全部左移若干位，并在右边补若干个0。高位左移后溢出，舍弃不起作用。如：, 运算的最大用途是做乘法运算。将乘以 2n 的幂运算处理为左移 n 位。,11.7 “右移”运算符 ,用来将一个数的各二进制位全部右移若干位，移到右边的低位被舍弃，对无符号数，高位补0。,如：a 为00001111，则 a2为00000011 11,右移一位相当于除以2 ，右移 n 位相当于除以
6、2 n。,(此 2 位被舍弃),注意：在右移时，需要注意符号位问题。若为无符号数，右移时左边高位移入0。若为有符号数，如果原来符号位为0 (正数)，则左边移入0 ；如果原来符号位为1 ，左边移入0的称为“逻辑右移” ，移入1的称为“算术右移”。大多数C语言均采用算术移位。,如： a：1001011111101101 (113755)8a1：0100101111110110 逻辑右移, 得045766a1：1100101111110110 算术右移, 得145766,11.8 程序范例,例11.1 取一个整数 a 从右端开始的 4 7 位。,步骤：, 先使 a 右移 4 位。即：a(7 4 +
7、1 ) a4, 设置一个低4位全为1，其余全为0 的数。即：( 0 4 ), 将两者进行 & 运算,未右移时的情况 右移4位后的情况,#include main( ) unsigned a, b, c, d ;scanf(“%o“, ,运行情况： 331 331 15,例11.2 循环移位。将 a 右循环移 4 位。, 将a的右端 n 位放到b的高端n位中。b = a ( 16 n ), 将a右移n位，其左端高位补n个0。c = a n ;, 将c与b进行按位或运算。c = c b,main( ) unsigned a,b,c; int n;scanf(“a=%o,n=%d”, ,运行情况：
8、a=157653, n=3 157653 (1101111110101011)2 75765 (0111101111110101)2,11.9 位段,有时存储一个信息不必用一个或多个字节，可以在一个字节中存放几个信息。例如, “真”或“假”用1或 0 表示，只需要 1 位就够了。,一、 在一个字节中存放几个数据,图中：a、b、c、d分别占2位、6位、4位、4位。假定c 原来的值为0，现要变为12，则：, 将数 12 左移 4 位，使 1100 成为右边起第 47 位。, 将 data 与 124 按位或即可(设 data 中第 47 位原来为0 )。,若 c 的原值不为0 ，则应先使 c 为0
9、。方法如下：,data = data & 0177417,0177417 称为“屏蔽字”,当然也可以用：data=data / n为赋给c的值 /,二、 位段,位段是以位为单位定义长度的结构体类型中的成员。,struct packed_data unsigned a: 2;unsigned b: 6;unsigned c: 4;unsigned d: 4;int i; data;,结构体中 a、b、c、d 共占 2 个字节，i 占2个字节。,几点说明：, 位段也是一种结构体分量，其引用方法与结构体相同。如：data .a = 2;data .b = 3;, 长度为 的位段可以使其后的位段从下一
10、个存储单元开始存放。如：unsigned a: 1;unsigned b: 2; / 在一个存储单元 /unsigned : 0;unsigned c: 3; / 另一个存储单元 /,必须注意位段分量允许的最大取值范围。,允许,不允许, 一个位段不得跨 2 个存储单元。如：,unsigned a : 6; unsigned a : 6; unsigned a : 5;,unsigned a : 6; unsigned a : 6; unsigned : 0; unsigned a : 5;, 可以定义无名位段。如：unsigned a : 1;unsigned : 2;unsigned b :
11、 3;, 一个位段的长度不得大于一个存储单元的长度，也不能定义位段数组。, 位段可以用整型格式符输出。如：printf(“%d, %d, %d”, data.a, data.b, data.c); 也可以用%u, %o, %x 等格式符输出。, 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。如：data.a + data.b 是合法的。,单操作数参与的位运算符 取反 右移 2. 多操作数参与的位运算符& 按位与 按位或 按位异或3. 位运算的应用,本章重点,习 题,一、单选题 二、判断题 三、填空题 四、编程题 【题11.31】 【题11.32】 【题11.34】 【题11.37】 【题11.38】 【题11.39】,全部,
