C語言程序設計：第十二章 位運算

第十二章1

主要內容12.1位運算符和位運算12.2位運算舉例（自學）12.3位段(不要求）2

概念

位運算是指按二進制位進行的運算。因為在系統(tǒng)軟件中，常要處理二進制位的問題。例如：將一個存儲單元中的各二進制位左移或右移一位，兩個數(shù)按位相加等。Ｃ語言提供位運算的功能，與其他高級語言相比，具有很大的優(yōu)越性。312.1位運算符和位運算運算符含義運算符含義

＆按位與～取反

|按位或

<<左移∧按位異或

>>右移(1)位運算符中除～以外，均為二目（元）運算符，即要求兩側各有一個運算量。(2)運算量只能是整型或字符型的數(shù)據，不能為實型數(shù)據。Ｃ語言提供的位運算符有：

說明：4

12.1.1“按位與”運算符（＆）按位與是指：參加運算的兩個數(shù)據，按二進制位進行“與”運算。如果兩個相應的二進制位都為１，則該位的結果值為１；否則為０。即：０＆０＝０，０＆１＝０，１＆０＝０，１＆１＝１例：３＆５并不等于８，應該是按位與運算：注意：如果參加&運算的是負數(shù)（如-3&-5），則要以補碼形式表示為二進制數(shù)，然后再按位進行“與”運算。

00000011(3)&

00000101(5)

00000001(1)

3&5的值得１5按位與的用途：若想對一個存儲單元清零，即使其全部二進制位為０，只要找一個二進制數(shù)，其中各個位符合以下條件：原來的數(shù)中為１的位，新數(shù)中相應位為０。然后使二者進行＆運算，即可達到清零目的。(1)清零。

00101011&

10010100

00000000

例：6

(2)取一個數(shù)中某些指定位。

如有一個整數(shù)ａ（２個字節(jié)），想要取其中的低字節(jié)，只需將ａ與8個1按位與即可。0010110010101100abc000000001111111100000000101011007

(3)保留一位的方法：與一個數(shù)進行＆運算，此數(shù)在該位?。?。即：a=84,b=59c=a&b=16例：有一數(shù)０１０１０１００，想把其中左面第３、４、５、７、８位保留下來，運算如下：

01010100(84)&

00111011(59)

00010000(16)

8

12.1.2“按位或”運算符（|）兩個相應的二進制位中只要有一個為１，該位的結果值為１。即０|０＝０，０|１＝１，１|０＝１，１|１＝１例：

060|017,將八進制數(shù)60與八進制數(shù)17進行按位或運算。

00110000|

00001111

00111111

9應用：按位或運算常用來對一個數(shù)據的某些位定值為１。例如：如果想使一個數(shù)ａ的低４位改為１，只需將ａ與０１７進行按位或運算即可。1012.1.3“異或”運算符（∧）異或運算符∧也稱XOR運算符。它的規(guī)則是：若參加運算的兩個二進制位同號則結果為０（假）

異號則結果為１（真）即:0∧0=0，0∧1=1，1∧0=1，1∧1=0即:071∧052=023（八進制數(shù)）

00111001∧

00101010

00010011

例：11（１）使特定位翻轉

設有０１１１１０１０，想使其低４位翻轉，即１變?yōu)椋埃白優(yōu)椋??？梢詫⑺c００００１１１１進行∧運算，即：∧運算符應用：

01111010∧

00001111

01110101

運算結果的低４位正好是原數(shù)低４位的翻轉?？梢?，要使哪幾位翻轉就將與其進行∧運算的該幾位置為１即可。12因為原數(shù)中的１與０進行∧運算得１，０∧０得０，故保留原數(shù)。例如：012∧00=012（２）與０相∧，保留原值

00001010∧

00000000

0000101013（３）交換兩個值，不用臨時變量例如：ａ＝３，ｂ＝４。想將ａ和ｂ的值互換，可以用以下賦值語句實現(xiàn)：ａ＝a∧b;ｂ＝b∧a;ａ＝a∧b;ａ＝０１１（∧）ｂ＝１００

ａ＝１１１（a∧b的結果，a已變成７）（∧）ｂ＝１００

ｂ＝０１１（b∧a的結果，b已變成３）（∧）ａ＝１１１

ａ＝１００（a∧b的結果，a已變成４）14

12.1.4“取反”運算符（～）～是一個單目（元）運算符，用來對一個二進制數(shù)按位取反，即將０變１，將１變０。例如，～０２５是對八進制數(shù)２５（即二進制數(shù)０００１０１０１）按位求反。0000000000010101（～）1111111111101010(八進制數(shù)177752)15

12.1.5左移運算符（＜＜）左移運算符是用來將一個數(shù)的各二進制位全部左移若干位。例如：a=<<2

將ａ的二進制數(shù)左移２位，右補０。若ａ＝１５，即二進制數(shù)００００１１１１，左移２位得００１１１１００，(十進制數(shù)６０)

高位左移后溢出，舍棄。16

12.1.5左移運算符（＜＜）左移１位相當于該數(shù)乘以２，左移２位相當于該數(shù)乘以22＝４,15＜＜2=60，即乘了４。但此結論只適用于該數(shù)左移時被溢出舍棄的高位中不包含１的情況。假設以一個字節(jié)（８位）存一個整數(shù)，若ａ為無符號整型變量，則ａ＝６４時，左移一位時溢出的是０，而左移２位時，溢出的高位中包含１。17右移運算符是a>>2表示將a的各二進制位右移2位，移到右端的低位被舍棄,對無符號數(shù),高位補0。例如：a=017時:

a的值用二進制形式表示為00001111，舍棄低2位11：a>>2=00000011右移一位相當于除以2

右移n位相當于除以2n。12.1.6右移運算符(>>)18在右移時,需要注意符號位問題：

對無符號數(shù),右移時左邊高位移入0；對于有符號的值,如果原來符號位為0(該數(shù)為正),則左邊也是移入0。如果符號位原來為1(即負數(shù)),則左邊移入0還是1,要取決于所用的計算機系統(tǒng)。有的系統(tǒng)移入0,有的系統(tǒng)移入1。移入0的稱為“邏輯右移”,即簡單右移；移入1的稱為“算術右移”。19例：

a的值是八進制數(shù)113755：

a:1001011111101101（用二進制形式表示）a>>1:0100101111110110(邏輯右移時)a>>1:1100101111110110(算術右移時)在有些系統(tǒng)中,a>>1得八進制數(shù)045766,而在另一些系統(tǒng)上可能得到的是145766。TurboC和其他一些C編譯采用的是算術右移,即對有符號數(shù)右移時,如果符號位原來為1，左面移入高位的是1。2012.1.7位運算賦值運算符

位運算符與賦值運算符可以組成復合賦值運算符。例如:&=,|=,>>=,<<=,∧=例：

a&=b相當于a=a&ba<<=2相當于a=a<<221

12.1.8不同長度的數(shù)據進行位運算如果兩個數(shù)據長度不同(例如long型和int型)，進行位運算時(如a&b,而a為long型,b為int型),系統(tǒng)會將二者按右端對齊。如果b為正數(shù),則左側16位補滿0；若b為負數(shù),左端應補滿1；如果b為無符號整數(shù)型,則左側添滿0。2212.2位運算舉例(自學）例12.1取一個整數(shù)a從右端開始的4～7位

①先使a右移4位：a>>4

目的是使要取出的那幾位移到最右端

未右移時的情況右移4位后的情況23②設置一個低4位全為1,其余全為0的數(shù)。

~(~0<<4)③將上面①、②進行&運算。

(a>>4)&~(~0<<4)

程序如下：#include<stdio.h>voidmain()｛unsigneda,b,c,d;

scanf(“%o”,&a);b=a>>4;c=～(～0<<4);d=b&c;

printf(“%o,%d\n%o,%d\n”,a,a,d,d);}運行情況如下：３３１（輸入）３３１，217（ａ的值）１５，13（ｄ的值）輸入ａ的值為八進制數(shù)331，其二進制形式為11011001

經運算最后得到的d為00001101

即八進制數(shù)１５，十進制數(shù)13。24例12.2循環(huán)移位。要求將ａ進行右循環(huán)移位將ａ右循環(huán)移ｎ位，即將ａ中原來左面（１６－ｎ）位右移ｎ位，原來右端ｎ位移到最左面ｎ位。25①將ａ的右端ｎ位先放到ｂ中的高ｎ位中，實現(xiàn)語句：ｂ＝ａ＜＜（１６－ｎ）；②將ａ右移ｎ位，其左面高位ｎ位補０，實現(xiàn)語句：ｃ＝ａ＞＞ｎ；③將ｃ與ｂ進行按位或運算，即ｃ＝ｃ|ｂ；步驟：26程序如下：#include<stdio.h>voidmain()｛unsigneda,b,c;

intn;

s