第八章位運(yùn)算

第八章位運(yùn)算第1頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

8.2位段第八章位運(yùn)算第2頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握幾種常用運(yùn)算符及表達(dá)式的用法

理解位運(yùn)算的實(shí)際應(yīng)用

能進(jìn)行簡(jiǎn)單的位運(yùn)算

第3頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【實(shí)例53兩個(gè)數(shù)的幾種位運(yùn)算】

設(shè)a=255，b=10，對(duì)兩個(gè)數(shù)a和b進(jìn)行位運(yùn)算并輸出結(jié)果

。程序的運(yùn)行結(jié)果下圖所示。第4頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【程序代碼】

#include"stdio.h"main(){inta=255,b=10,i; /*定義3個(gè)整型變量*/printf("The%d&%dis%d\n",a,b,a&b);/*計(jì)算兩個(gè)數(shù)的與運(yùn)算*/printf("The%d|%dis%d\n",a,b,a|b);/*計(jì)算兩個(gè)數(shù)的或運(yùn)算*/printf("The%d^%dis%d\n",a,b,a^b);/*計(jì)算兩個(gè)數(shù)的異或運(yùn)算*/printf("The~%dis%d\n",a,~a);/*計(jì)算a進(jìn)行取反運(yùn)算的值*/printf("decimal\t\tshiftleftby\tresult\n");for(i=1;i<9;i++){b=a<<i; /*使a左移i位*/printf("%d\t\t%d\t\t%d\n",a,i,b);/*輸出當(dāng)前左移結(jié)果*/} printf("decimal\t\tshiftrightby\tresult\n");for(i=1;i<9;i++){b=a>>i; /*使a右移i位*/printf("%d\t\t%d\t\t%d\n",a,i,b);}/*輸出當(dāng)前右移結(jié)果*/getch();}第5頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】位運(yùn)算是指進(jìn)行二進(jìn)制位的運(yùn)算。它的運(yùn)算對(duì)象不是以字節(jié)為單位，而是對(duì)內(nèi)存中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位進(jìn)行運(yùn)算。每一個(gè)二進(jìn)制位的值是0或1。一個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位組成，其中最右邊的一位稱(chēng)為“最低位”或“最低有效位”，即第0位，向左是第1位，第2位，依此類(lèi)推，最左邊的一位是“最高位”或“最高有效位”。參與位運(yùn)算的運(yùn)算數(shù)據(jù)只能是整型數(shù)據(jù)或字符型數(shù)據(jù)，不能是實(shí)型等其他類(lèi)型數(shù)據(jù)。語(yǔ)言提供了6中位運(yùn)算符。其中除了運(yùn)算符“~”是單目運(yùn)算符之外，其他的都是雙目運(yùn)算符。位運(yùn)算符含義例子運(yùn)算功能&按位與a&ba和b按位與|按位或A|ba和b按位或^按位異或A^ba和b按位異或~按位取反~aa按位取反<<左移A<<2a左移2位>>右移A>>2a右移2位第6頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】按位與運(yùn)算符（&）按位與運(yùn)算符“&”是雙目運(yùn)算符，其功能是對(duì)兩個(gè)運(yùn)算數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)二進(jìn)制位進(jìn)行與運(yùn)算。參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制補(bǔ)碼方式出現(xiàn)，其運(yùn)算規(guī)則是只有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)二進(jìn)制位均為1時(shí)，結(jié)果位才為1；否則為0。即： 0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1；按位與運(yùn)算規(guī)則可知，一個(gè)數(shù)的某二進(jìn)制位與0相與，結(jié)果為0；與1相與，結(jié)果保留原值。位與運(yùn)算有如下兩個(gè)特殊用途：清零：如果想將一個(gè)數(shù)a的某些位置0，即其全部的二進(jìn)制位均為0，只需找另一個(gè)數(shù)b，其相應(yīng)位為0，然后與a進(jìn)行按位與運(yùn)算即可。獲取或保留一個(gè)數(shù)中的特定位：如果想獲取數(shù)a的某些位或?qū)?shù)a的某些位保留，就與一個(gè)數(shù)b進(jìn)行與運(yùn)算，數(shù)b在該位取1。第7頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】按位或運(yùn)算符（|）按位或運(yùn)算符“|”是雙目運(yùn)算符，其功能是對(duì)兩個(gè)運(yùn)算數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)二進(jìn)制位進(jìn)行或運(yùn)算。其運(yùn)算規(guī)則是只有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)二進(jìn)制位均為0時(shí)，結(jié)果位才為0；否則為1。即： 0|0=0；0|1=1；1|0=1；1|1=1；按位或運(yùn)算規(guī)則可知，一個(gè)數(shù)的某二進(jìn)制位與1相或，結(jié)果為1；與0相或，結(jié)果保留原值。據(jù)此，位或運(yùn)算有如下特殊用途，將一個(gè)數(shù)的某些特定位置1。第8頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】按位異或運(yùn)算符（^）按位異或運(yùn)算符“^”是雙目運(yùn)算符，其功能是對(duì)兩個(gè)運(yùn)算數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)二進(jìn)制位進(jìn)行異或運(yùn)算。其運(yùn)算規(guī)則是對(duì)應(yīng)的兩個(gè)二進(jìn)制位的值不同時(shí)，結(jié)果位才為1；否則為0。即：

0|0=0；0|1=1；1|0=1；1|1=0； 參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制補(bǔ)碼方式出現(xiàn)。按位異或運(yùn)算規(guī)則可知，一個(gè)數(shù)的某二進(jìn)制位與1相或，可使1變0，0變1；與0相異或，結(jié)果保留原值。按位異或運(yùn)算有如下3個(gè)特殊用途：保留原值。一個(gè)數(shù)與0進(jìn)行異或運(yùn)算，保留原值。使特定位翻轉(zhuǎn)。就是使將特定位中的1變?yōu)?，0變?yōu)?。交換兩個(gè)變量的值，而不借助于臨時(shí)變量。第9頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】按位取反運(yùn)算符（~）按位取反運(yùn)算符“~”為單目運(yùn)算符，其功能是把運(yùn)算數(shù)據(jù)按二進(jìn)制位取反。其運(yùn)算規(guī)則是操作數(shù)的某位二進(jìn)制位為1，則取反為0；反之，當(dāng)它為0時(shí)，則取反為1。例如~9是對(duì)十進(jìn)制數(shù)9(00001001)按位取反，其運(yùn)算為：~(00001001)，結(jié)果為：11110110。第10頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】按位左移運(yùn)算符（<<）左移運(yùn)算符“<<”雙目運(yùn)算符，其功能是將運(yùn)算數(shù)據(jù)中的每個(gè)二進(jìn)制位向左移動(dòng)若干位，從左邊移出去的高位部分被丟棄，右邊空出的低位部分補(bǔ)零。例如，a=a<<2，將a的二進(jìn)制數(shù)左移2位，右補(bǔ)0。若a=5，即二進(jìn)制數(shù)00000101，左移2位得00010100，即十進(jìn)制數(shù)20。由此可見(jiàn)，左移運(yùn)算相當(dāng)于乘法運(yùn)算，左移1位相當(dāng)于該數(shù)乘以2，左移n位相當(dāng)于該數(shù)乘以2n，但該結(jié)論只適用于該數(shù)左移時(shí)被溢出舍棄的高位中不包含1的情況。第11頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】按位右移運(yùn)算符（>>）右移運(yùn)算符“>>”雙目運(yùn)算符，其功能是將運(yùn)算數(shù)據(jù)中的每個(gè)二進(jìn)制位向右移動(dòng)若干位，從右邊移出的低位部分被丟棄。對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)，左邊空出的高位部分補(bǔ)0。對(duì)于有符號(hào)數(shù)，如果符號(hào)位為0（即為正數(shù)），則空出的高位部分補(bǔ)0；如果符號(hào)位為1（即為負(fù)數(shù)），空出的高位部分補(bǔ)0還是補(bǔ)1，與使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)補(bǔ)0，稱(chēng)為邏輯右移；有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)補(bǔ)1，稱(chēng)為算術(shù)右移。例如，設(shè)a=15，則a>>2表示把00001111右移為00000011，結(jié)果為a=3。第12頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.1位運(yùn)算

【相關(guān)知識(shí)】位運(yùn)算的復(fù)合賦值運(yùn)算符位運(yùn)算復(fù)合賦值運(yùn)算符的運(yùn)算規(guī)則是：首先進(jìn)行兩個(gè)操作數(shù)的位運(yùn)算，然后再將結(jié)果賦值給左操作數(shù)。位復(fù)合運(yùn)算符含義例子等價(jià)于&=按位與賦值a&=ba=a&b|=按位或賦值a|=ba=a|b^=按位異或賦值a^=ba=a^b<<=左移賦值a<<=2a=a<<2>>=右移賦值a>>=2a=a>>2第13頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

了解位段的應(yīng)用

第14頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【實(shí)例54兩個(gè)數(shù)的位運(yùn)算

】通過(guò)位段，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)數(shù)進(jìn)行位運(yùn)算。

程序運(yùn)行結(jié)果下圖所示。

第15頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【程序代碼】#include"stdio.h"main(){structpacked_data{unsigneda:2; /*a為位段名，占2位二進(jìn)制位*/unsignedb:4; /*b為位段名，占4位二進(jìn)制位*/unsignedc:5; /*c為位段名，占5位二進(jìn)制位*/}data,*pdata;/*data為位段變量，*pdata為位段指針變量*/data.a=3; /*將3賦給位段變量data中的位段成員a*/data.b=12; /*將12賦給位段變量data中的位段成員b*/data.c=125;/*將125賦給位段變量data中的位段成員c*/printf("data.a=%d,data.b=%d,data.c=%d\n",data.a,data.b,data.c);pdata=&data;/*指針pdata指向data的首地址*/pdata->a=2;pdata->b&=3;/*與運(yùn)算*/pdata->c|=5;/*或運(yùn)算*/printf("pdata->a=%d,pdata->b=%d,pdata->c=%d\n",pdata->a,pdata->b,pdata->c);getch();}

第16頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【相關(guān)知識(shí)】位段簡(jiǎn)介所謂“位段”是指把一個(gè)字節(jié)中的二進(jìn)制位劃分為幾個(gè)不同的區(qū)段，并說(shuō)明每個(gè)區(qū)段的位數(shù)。每個(gè)區(qū)段有一個(gè)段名，允許在程序中按段名進(jìn)行操作，這樣就可以把幾個(gè)不同的對(duì)象用一個(gè)字節(jié)中的幾個(gè)位段來(lái)表示。第17頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【相關(guān)知識(shí)】2.位段的定義和位段變量的說(shuō)明

在一個(gè)位段的定義是通過(guò)結(jié)構(gòu)體類(lèi)型定義來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其一般格式如下。

struct位段結(jié)構(gòu)名

{類(lèi)型說(shuō)明符位段名:位段長(zhǎng)度};把一個(gè)unsigned整型數(shù)據(jù)單元分成若干段，定義形式如下：

structdt{ unsigneda:6; /*a為位段名，占6位長(zhǎng)度*/ unsignedb:2; /*b為位段名，占2位長(zhǎng)度*/ unsignedc:4; /*c為位段名，占4位長(zhǎng)度*/ unsignedd:4; /*d為位段名，占4位長(zhǎng)度*/};主函數(shù)最后添加語(yǔ)句“system("pause");”第18頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【相關(guān)知識(shí)】3.位段的定義說(shuō)明

一個(gè)位段必須存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)單元中，不能跨兩個(gè)單元。如果第一個(gè)存儲(chǔ)單元所?？臻g不夠存放另一個(gè)位段時(shí)，則該空間不用，而以下一個(gè)單元起存放該位段。例如：

structnumdata { unsigneda:10; unsignedb:5; unsignedc:8; };第19頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【相關(guān)知識(shí)】3.位段的定義說(shuō)明

有意使某一個(gè)位段從下一個(gè)存儲(chǔ)單元開(kāi)始存放。可以用如下的定義形式：

structnumdata { unsigneda:2; unsignedb:4; unsigned0; /*空位段表示該位段不使用*/ unsignedc:5; /*另一個(gè)單元存儲(chǔ)*/ };

本來(lái)a、b、c是應(yīng)該連續(xù)存放在一個(gè)存儲(chǔ)單元中，但由于中間有一個(gè)長(zhǎng)度為0的位段，其作用是使下一個(gè)位段從下一個(gè)存儲(chǔ)單元開(kāi)始存放。因此，只能將a和b存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)單元，而將c存儲(chǔ)在下一個(gè)存儲(chǔ)單元。第20頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8.2位段

【相關(guān)知識(shí)】3.位段的定義說(shuō)明

定義無(wú)名位段，這時(shí)它只用來(lái)填充或調(diào)整位置，無(wú)名位段的空間是不能用的。例如：

structnumdata { unsigneda:1; unsigned:2; /*無(wú)名位段所占的兩個(gè)空間空閑不用*/ unsignedb:3; unsignedc:4; };

此位段結(jié)構(gòu)定義中的第二個(gè)位段成員是無(wú)名位段，它占用的兩個(gè)二進(jìn)制位，在a和b位段之間起分隔作用，無(wú)名位段所占的兩個(gè)空間不起作用。第21頁(yè)，共2