第十二章 位的運算

C語言程序設(shè)計課程回顧1、標(biāo)識符的定義規(guī)則？2、C語言的基本數(shù)據(jù)類型有哪些？3、運算符的類型及優(yōu)先級。任務(wù)生成加密秘鑰實例任務(wù)描述安全驗證2.0版本，為了進一步提計算機的安全性，希望程序員小王編寫一個加密口令驗證模塊，在進入計算機系統(tǒng)前，兩層保證用戶的合法性。如何實現(xiàn)呢？（利用位運算符）

相關(guān)知識

理解位運算：按位與、或、異或、取反、左移和右移第12章位運算

12.1位的運算

12.2位段學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握位運算符的概念熟練應(yīng)用常用的位運算12.1位的運算運算符名稱使用格式運算符名稱使用格式&按位與表達式1&表達式2～按位取反～表達式|按位或表達式1|表達式2<<按位左移表達式1<<表達式2∧按位異或表達式1∧表達式2>>按位右移表達式1>>表達式2說明：(1)位運算符中除位取反以外，均為雙目運算符，即運算符兩側(cè)各有一個表達式(運算量)。(2)表達式1、2都只能是整型或字符型數(shù)據(jù)。(3)參與運算時，表達式1、2都必須首先轉(zhuǎn)換成二進制形式，然后再執(zhí)行相應(yīng)的按位運算。12.1位的運算基本形式12.1.1“按位與”運算符（&）與運算的基本格式為：a&b#include<stdio.h>intmain(){ inta=84,b=59,c; c=a&b; printf("a=%d\tb=%d\tc=%d\n",a,b,c); return0;}程序運行結(jié)果如下：a=84b=59c=1612.1.1按位與運算符（&）實例分析設(shè)a=84（二進制為01010100），把其中從左邊算起的第3，4，5，7，8位保留下來。12.1.1按位與運算符（&）基本形式12.1.2“按位或”運算符（｜）或運算的基本格式為：a|b12.1.2按位或運算符（｜）#include<stdio.h>intmain(){

inta=060;

intb=017;

intc;

c=a|b;

printf("a=%d\tb=%d\tc=%d\n",a,b,c);

return0;}程序運行結(jié)果如下：a=48b=15c=6312.1.2按位或運算符（｜）實例分析將八進制60與八進制17進行按位或運算。基本形式12.1.3“異或”運算符（∧）異或運算的基本格式為：a∧b12.1.3異或運算符（∧）#include<stdio.h>intmain(){

inta=071;

intb=052;

intc;

c=a^b;

printf("a=%d\tb=%d\tc=%d\n",a,b,c);

return0;}程序運行結(jié)果如下：a=57b=42c=19實例分析將八進制721與八進制52進行按位異或運算。12.1.3異或運算符（∧）基本形式12.1.4“取反”運算符（~）取反運算的基本格式為：~

a12.1.4取反運算符（~）實例分析將八進制77進行按位取反運算。先將77（8）化成二進制111111（2）然后進行取反：~111111=00000012.1.4取反運算符（~）#include<stdio.h>intmain(){

inta=077;

printf("%d"，~a);

return0;}程序運行結(jié)果如下：192基本形式12.1.5左移運算符（<<）左移運算的基本格式為：a<<n功能：左移運算符是用來將一個數(shù)的各二進制位左移若干位，移動的位數(shù)由右操作數(shù)指定（右操作數(shù)必須是非負值），其右邊空出的位用0填補，高位左移溢出則舍棄該高位。12.1.5左移運算符（<<）#include<stdio.h>intmain(){

inta=15;

printf("%d"，a<<2);

return0;}程序運行結(jié)果如下：6012.1.5左移運算符（<<）實例分析若a=15，將a的二進制數(shù)左移2位。說明：左移1位相當(dāng)于該數(shù)乘以2，左移2位相當(dāng)于該數(shù)乘以2*2＝4，15＜＜2=60，即乘了４?；拘问?2.1.6右移運算符（>>）右移運算的基本格式為：a>>n功能：右移運算符是用來將一個數(shù)的各二進制位右移若干位，移動的位數(shù)由右操作數(shù)指定（右操作數(shù)必須是非負值），移到右端的低位被舍棄，對于無符號數(shù)，高位補0。對于有符號數(shù)，取決于所使用的系統(tǒng)：高位補0的稱為“邏輯右移”，高位補1的稱為“算術(shù)右移”。實例分析編寫程序?qū)崿F(xiàn)對-9右移1位的功能。分析：當(dāng)對負數(shù)進行右移操作，左端補1不補0。-9右移一位的過程如下：

①-9的原碼形式：1000000000001001最高位的1表示該數(shù)為負數(shù)

②-9的反碼形式：1000000000010110最高位不變，其余各位取反

③-9的補碼形式：1000000000010111對反碼加1

④右移1位-9>>1：10000000000110111擠掉右端1位，左端補1

⑤求-9>>1的反碼：1000000000011010對補碼減1而得

⑥求-9>>1的原碼：1000000000000101反碼最高位不變，其余取反因此，-9>>1的值由-9變?yōu)?5。12.1.6右移運算符（>>）12.1.6右移運算符（>>）#include<stdio.h>intmain(){

inta=-9,x=0;

x=a>>1;

printf("%d>>1=%d\n",a,x);

return0;}程序運行結(jié)果如下：-9>>1=-5學(xué)習(xí)目標(biāo)熟練位段的定義及使用方法12.2位段12.2位段相關(guān)概念(1)位段的定義與結(jié)構(gòu)體的定義相仿;格式如下:

struct位段結(jié)構(gòu)名

{類型說明符1位段名1:位段長度1;//最低位;類型說明符2位段名2:位段長度2;//次低位;類型說明符3位段名3:位段長度3;

......類型說明符N位段名N:位段長度M;//最高位;

};12.2位段相關(guān)概念(2)位段變量的說明與結(jié)構(gòu)體變量的說明方式相同;可采用兩種方式:

先定義后說明、同時定義說明;(3)位段變量的使用與結(jié)構(gòu)體變量的使用方法相同，有兩種形式:

變量:

位段變量名.位段名指針:

位段指針名->位段名12.2位段位段的存儲規(guī)則(1)如果相鄰的兩個位段字段的類型相同，且其位寬之和小于其類型的sizeof()大小，則其后面的位段字段將緊鄰前一個字段存儲，直到不能容納為止;

(2)如果相鄰的兩個位段字段的類型相同，且其位寬之和大于其類型的sizeof()大小，則后面的位段字段將從下一個存儲單元的起始地址處開始存放，其偏移量恰好為其類型的sizeof()大小的整數(shù)倍;(3)如果相鄰的兩個位段字段的類型不同，則各個編譯器的具體實現(xiàn)有差異，VC6采取不壓縮方式，GCC和Dev-C++都采用壓縮方式;12.2位段位段的存儲規(guī)則(4)如果位段字段之間穿插著非位段字段，則不進行壓縮;(5)整個位段結(jié)構(gòu)體的大小為其最寬基本類型成員大小的整數(shù)倍;(6)位段字段在內(nèi)存中的位置是按照從低位向高位的順序放置的;(7)取地址操作符&不能應(yīng)用在位段字段上;12.2位段實例分析編寫程序輸出各個位段的值。12.2位段程序運行結(jié)果如下：1,7,150,3,15 pbit->a=0; pbit->b&=3; pbit->c|=1; printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c); return0;}#include<stdio.h>intmain(){

structcbit

{

unsigneda:1;

unsignedb:3;

unsignedc:4;

}bit,*pbit;

bit.a=1;

bit.b=7;

bit.c=15;

printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);

pbit=&bit;小型案例問題：

對一無符號整數(shù)x進行右循環(huán)移y位后再取

其從右端開始的m—n位。小型案例分析：

第一步：將無符號整數(shù)x進行右循環(huán)移y位。無符號整數(shù)x右循環(huán)移y位后，x中原來左面(16-y)位右移y位，原來右端y位移至最左面y位?，F(xiàn)系統(tǒng)設(shè)用2個字節(jié)存放一個無符號整數(shù)。分析：

第二步：取其從右端開始的m—n位。小型案例代碼：小型案例小型案例【例】數(shù)據(jù)加解密文件。#include<stdio.h>main(){intcode,password,login;printf("請輸入口令密碼：");scanf("%d",&code);password=code>