1、第9章 位运算,2,第9章 位运算,本章要点: 六种位运算的基本概念、主要应用 位运算的混合使用,3,第9章 位运算,91 位运算的类型,92 位运算举例,93 位段,94 总结与提高,4,91 位运算的类型,C语言一共提供了六种位运算符：&：按位“与”|：按位“或”：按位“异或”：取反：右移这六种运算符号的优先级别（由高到低）： & |。这六种运算符号的结合性为：为自右至左，其它为自左至右。,5,91 位运算的类型,要特别注意的是，参与运算的数是以补码方式出现的，并且参与运算的量应为整型或字符型，不能为实型数据。,6,91 位运算的类型按位“与”运算,按位“与”运算符“&”是双目运算符，其功
2、能是对参与运算的两数从低位到高位对应的位相与，“与”操作规定为：1&1的结果为1，0&1、1&0、0&0的结果都为0。,7,91 位运算的类型按位“与”运算,例9-1两个整数的“与”操作。 main() int a=5, b=6;int c=-5, d=-6;int x, y;x=a 该程序运行的结果为： 4,-6,8,91 位运算的类型按位“与”运算,说明：5的二进制数是00000101,6的二进制数是00000110,那么a&b的结果为4，如下式所示。00000101 (5) (&) 00000110 (6)00000100 (4) 而-5的二进制数补码是11111011，-6的二进制数补
3、码是11111010，因此c&d的结果为-6，如下式所示。11111011 (-5) (&) 11111010 (-6)11111010 (-6),9,91 位运算的类型按位“与”运算,按位“与”运算常用于位清零。欲将一个变量的某些位清零，只要同另一个相应位为其余位为的数进行“与”运算即可。同理，要提取某个数的一些位，只要将其同另一个相应位为而其余位为的数进行“与”运算即可。,10,91 位运算的类型按位“或”,按位“或”运算符“|”是双目运算符，其功能是参与运算的两数从低位到高位对应的位相或，“或”操作规定为：0|0的结果为0，1|1、1|0及0|1的结果都为1。,11,91 位运算的类型按
4、位“或”,按位“或”运算常用来对数据的某些位置1。假设int 型变量a的值为20000，它对应的16位二进制数是0100111000100000，表达式a|255的结果是变量a对应数值的低8位全置为1，高8位保留原样。如下式所示。0100111000100000 (20000) ( | ) 0000000011111111 (255) 0100111011111111 (20223)从上例中可以看出，如果要使某个数的一些位变成1，可以让这些位按位与1进行“或”运算，其它位则分别与0相“或”，保持不变。,12,91 位运算的类型按位“异或”,按位“异或”运算符“”是双目运算符，其功能是参与运算的
5、两数从低位到高位对应位相“异或”，“异或”运算规定：10和01的结果为1，11和00的结果为0。八进制数22与八进制数13按位进行“异或”的算式如下所示。00010010 (022) 00001011 (013)00011001 (031)与1进行“异或”运算的位将得到与该位相反的值，即101，110。与0进行“异或”运算的位则保持不变，即000，011。因此，“异或”运算可以方便地将数据的某些位翻转，而其它位不变。,13,91 位运算的类型取反,取反运算符“”是单目运算符，其功能是对参与运算的数的各二进制位按位求反。例如：00000000101100101111111101001101,14
6、,91 位运算的类型左移,左移运算符“”是双目运算符，它的功能是把“ ”左边的运算数的各二进位整体左移若干位，“”右边的数则指定移动的位数，左移过程中丢弃移出存储单元的高位数据，低位补0。例如： 表达式a4的结果是a中数据的各二进位向左移动4位。如a=00000011(十进制3)，左移4位后为00110000(十进制48)。可见在高位没有溢出1的情况下，左移n位相当于该数乘以n个2。但此结论只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含1的情况。左移比乘法运算快得多，有些C编译程序自动将乘2的运算用左移一位来实现，将乘以n个2的幂运算处理为左移n位。,15,91 位运算的类型右移,右移运算符“”是
7、双目运算符。其功能是把“ ”左边的运算数的各二进位全部右移若干位，“”右边的数指定移动的位数。 例如：设 a=15，a2表示把00001111右移为00000011(十进制3)。 应该说明的是，对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。当为正数时， 高位补0；而为负数时，高位是补0或是补1 取决于编译系统的规定。Turbo C和很多系统规定为补1。与左移运算对应的，右移n位相当于连续除以n个2，而且在除2时，舍弃小数部分，作取整运算。 正数不断右移结果是0，负数不断右移结果是-1。,16,92 位运算举例,例9-2 取一个整数a从右端开始的47位。,要取出a的47位，可以使用按位与运算，只要将
8、a与0000000011110000（十进制为240）按位与即可，这样(a ,17,92 位运算举例,在运行时输入217，则输出为：217a=217,b=13,18,92 位运算举例,也可以这样考虑： (1)先将a右移4位，使得47位挪到04位，这可以通过a4做到； (2)设置一个低4位全为1，其余位全为0的数，可以用下面的方法做到：（04）&（04）,19,92 位运算举例,例9-3循环移位。 步骤如下：,（1）将a的左端n位先放到中间变量b的低n位中：b=a(16-n) （2）将b的高16-n位置0：b&（0n） （3）将a左移n位，其右边n位自动补0：c=an （4）将b与c进行按位或运
9、算：c=c|b,20,92 位运算举例,程序如下： main() unsigned a, b, c, dint n;scanf(“%u, %u“, ,21,92 位运算举例,其运行结果为： 38420,4 a=38420,n=4,d=24905,22,93 位段（位域）,有时信息的存储不需一个完整的字节，而只需一个或几个二进制位。 格式,struct 位域结构名 位域列表 ； 其中位域列表的形式为：类型说明符 位域名：位域长度； 例如： struct bsint a:8;int b:2;int c:6;data;,23,93 位段,说明data为bs变量，共占两个字节。其中位域a占8位，位域b
10、占2位，位域c占6位。对data中的位域赋值可以是这样：data.a=2;data.b=1;注意，如果有表达式data.b=8，实际data.b的结果为0，因为8的二进制为1000，占4位，而b只占2位，则将二进制“1000”低两位“00”赋给了b，所以data.b=0。,24,93 位段,对于位域的定义有以下几点说明：,（1）一个位域必须存储在同一个存储单元中，不能跨两个存储单元，位域的长度不能大于存储单元的长度（存储单元可能是1个字节，可能是2个字节，不同的编译系统有所不同）。如一个存储单元所剩空间不足以存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。 stru
11、ct bs unsigned a:4unsigned :0 /*空域*/unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/unsigned c:4 ,25,93 位段,（2）位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如：struct kint a:1int :2 /*无名位域，该2位不能使用*/int b:3int c:2;,26,93位段,（3）可以用输出整型数据的方式来输出位段的值，如：printf(“%d,%d,%d”,data.a,data.b,data,c)； （4）位段在数值表达式中引用时将被系统自动转换成整数类型，如：data.a+5是合法的。,
12、27,94 总结与提高,位运算是C语言的一种特殊的运算，它是以二进制为单位进行运算，可以与赋值运算符号组合成复合运算符号。利用位运算可以完成汇编语言的某些功能，如位清零，移位等，使用位域可以在高级语言中实现数据压缩，节省了存储空间，提高了程序的效率。使用位操作可以减少除法和求余运算，理论上可以用位运算来完成所有的运算和操作，因而，灵活的位操作可以提高程序的效率。,28,94 总结与提高,例如：int a,ba=16/2b=16%2相当于int a,ba=161b=16-(1611)第2种写法更有技巧性，运行效率更高，不过这种写法要注意左移右移时最高位和最低位的变化。,29,94 总结与提高,另外，在嵌入式系统编程中，常用位操作对寄存器进行位设置，达到将其内容清零或屏蔽部分位的作用。,30,下课啦。,休息下。,
