《C語言程序設計》課件第9章

本章目錄9.1位運算符9.2位域前面介紹的各種運算都是以字節(jié)作為最基本位進行的。但在很多系統(tǒng)程序中常要求在位(bit)一級進行運算或處理。Ｃ語言提供了位運算的功能，所謂的位運算是進行二進制位的運算。這使得Ｃ語言也能像匯編語言一樣用來編寫系統(tǒng)程序。9.1位運算符Ｃ語言提供了六種位運算符：運算符含義

&按位與|按位或^按位異或~取反<<左移>>右移說明：

(1)位運算符中除了~，均為二目運算符。

(2)運算對象只能是整型或字符型的數(shù)據(jù)，不能為其它類型。9.1位運算符9.1.1按位與運算

按位與運算符"&"是雙目運算符。其功能是參與運算的兩數(shù)各對應的二進位相與。只有對應的兩個二進位均為1時，結果位才為1，否則為0。參與運算的數(shù)以補碼方式出現(xiàn)。例如：9&5可寫算式如下：00001001(9的二進制補碼)&00000101(5的二進制補碼)

00000001(1的二進制補碼)可見9&5=1。00001001&0000010100000001按位與運算通常用來對某些位清0或保留某些位。例如即想讓某一個字節(jié)或多個字節(jié)中的位為0。例如：00001001（十進制9）只要找到這樣的數(shù)00000110、11110110、00000000等都可以，即只要和要清零數(shù)中每一個二進制位相反即可，或者某一位二進制位為0和0與結果也是0。

9.1位運算符例9.1按位與程序舉例main(){inta=9,b=5,c;c=a&b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}運行結果：9.1位運算符9.1.2按位或運算

按位或運算符“|”是雙目運算符。其功能是參與運算的兩數(shù)各對應的二進位相或。只要對應的兩個二進位有一個為1時，結果位就為1。參與運算的兩個數(shù)均以補碼出現(xiàn)。例如：9|5可寫算式如下：00001001|0000010100001101(十進制為13)可見9|5的結果為13。按位或通常用來使某位二進制位為1。例如：00001001（十進制9）使前4位二進制位為1，與11110000、11111001等數(shù)進行按位或運算即可9.1位運算符例9.2按位或程序舉例main(){inta=9,b=5,c;c=a|b;printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);}運行結果：9.1位運算符9.1.3按位異或運算按位異或運算符“^”是雙目運算符。其功能是參與運算的兩數(shù)各對應的二進位相異或，當兩對應的二進位相異時，結果為1。參與運算數(shù)仍以補碼出現(xiàn)，例如9^5可寫成算式如下：00001001^0000010100001100(十進制為12)9^5結果為12。按位異或通常用來:(1)與0異或，可以保留原值不變。如10^000001010

^00000000000010109.1位運算符(2)可以不使用中間變量，將兩個數(shù)交換。例如a=2,b=3,是兩個數(shù)交換，可以用下面的語句：a=a^b;b=b^a;a=a^b;例9.3按位異或程序舉例。main(){inta=2,b=3;a=a^b;b=b^a; a=a^b;printf("a=%d,b=%d\n",a,b);}運行結果：9.1位運算符9.1.4求反運算求反運算符~為單目運算符，具有右結合性。其功能是對參與運算的數(shù)的各二進位按位求反。例如~9的運算為：~(0000000000001001)結果為：1111111111110110。9.1位運算符9.1.5左移運算

左移運算符“<<”是雙目運算符。其功能把“<<”左邊的運算數(shù)的各二進位全部左移若干位，由“<<”右邊的數(shù)指定移動的位數(shù)，高位丟棄，低位補0。例如：a<<2指把a的各二進位向左移動2位。如a=2，十進制00000010，左移2位后為00001000(十進制8)。高位左移，低位補0。并且左移一位相當于乘以2的運算，左移兩位相當于乘以4即22。例9.4左移程序舉例

main(){inta=2;a=a<<2;printf(“a=%d\n”,a);}運算結果：9.1位運算符9.1.6右移運算右移運算符“>>”是雙目運算符。其功能是把“>>”左邊的運算數(shù)的各二進位全部右移若干位，“>>”右邊的數(shù)指定移動的位數(shù)。例如：設a=12，a>>2表示把000001100右移為00000011(十進制3)。應該說明的是，對于有符號數(shù)，在右移時，符號位將隨同移動。當為正數(shù)時，最高位補0，而為負數(shù)時，符號位為1，最高位是補1。9.1位運算符例9.4左移程序舉例

main(){inta=12;a=a>>2;printf(“a=%d\n”,a);}運算結果：9.2位域有些信息在存儲時，并不需要占用一個完整的字節(jié)，而只需占幾個或一個二進制位。例如在存放一個開關量時，只有0和1兩種狀態(tài)，用一位二進位即可。為了節(jié)省存儲空間，并使處理簡便，Ｃ語言又提供了一種數(shù)據(jù)結構，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節(jié)中的二進位劃分為幾個不同的區(qū)域，并說明每個區(qū)域的位數(shù)。每個域有一個域名，允許在程序中按域名進行操作。這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節(jié)的二進制位域來表示。1．位域的定義與結構體定義類似，形式為：struct位域結構名{位域列表};其中位域列表的形式為：類型說明符位域名：位域長度9.2位域例如：structbs{inta:8;intb:2;intc:6;};位域變量的說明與結構變量說明的方式相同。采用先定義后說明，同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如：structbs{inta:8;intb:2;intc:6;}data;說明data為bs變量，共占兩個字節(jié)。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。9.2位域對于位域的定義有以下幾點說明：1）一個位域必須存儲在同一個字節(jié)中，不能跨兩個字節(jié)。如一個字節(jié)所?？臻g不夠存放另一位域時，應從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。例如：structbs{unsigneda:4；unsigned:0；/*空域*/unsignedb:4；/*從下一單元開始存放*/unsignedc:4；}在這個位域定義中，a占第一字節(jié)的4位，后4位填0表示不使用，b從第二字節(jié)開始，占用4位，c占用4位。2）由于位域不允許跨兩個字節(jié)，因此位域的長度不能大于一個字節(jié)的長度，也就是說不能超過8位二進位。3）位域可以無位域名，這時它只用來作填充或調整位置。無名的位域是不能使用的。例如：9.2位域structk{inta:1；int:2；/*該2位不能使用*/intb:3；intc:2；};4）位域的成員的類型是int型或者unsigned型。從以上分析可以看出，位域在本質上就是一種結構類型，不過其成員是按二進位分配的。位域的使用和結構成員的使用相同，其一般形式為：位域變量名·位域名位域允許用各種格式輸出。9.2位域例9.5位域程序舉例main(){structbs{unsigneda:1;unsignedb:3;unsignedc:4;}bit,*pbit;bit.a=1;bit.b=7;bit.c=15;printf("a=%d,b=%d,c=%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);pbit=&bit;pbit->a=0;pbit->b&=3;pbit->c|=1;9.2位域上例程序中定義了位域結構bs，三個位域為a,b,c。說明了bs類型的變量bit和指向bs類型的指針變量pbit。這表示位域也是可以使用指針的。程序的9、10、11三行分別給三個位域賦值(應注意賦值不能超過該位域的允許范圍)。程序第12行以整型量格式輸出三個域的內容。第13行把位域變量bit的地址送給指針變量pbit。第14行用指針方式給位域a重新賦值，賦為0。第15行使用了復合的位運算符"&="，該行相當于：pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7，與3作按位與運算的結果為3(111&011=011,十進制值為3)。同樣，程序第16行中使用了復合位運算"|="，相當于：pbit->c=pbit->c|1其結果為15。程序第17行用指針方式輸出了這三個域的值。printf("a=%d,b=%d,c=%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);}運行結果：

本章小結1．位運算是Ｃ語言的一種特殊運算功能，它是以二進制位為單位進行運算的。位運算符只有邏輯運算和移位