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1、C語言-位運算與位域,大一講師團(tuán) 王誠強(qiáng),本課內(nèi)容,位運算 前面介紹的各種運算都是以字節(jié)作為最基本位進(jìn)行的。 但在很多系統(tǒng)程序中常要求在位(bit)一級進(jìn)行運算或處理。語言提供了位運算的功能， 這使得語言也能像匯編語言一樣用來編寫系統(tǒng)程序(這里說的和C中嵌入?yún)R編是不同的，是直接用C編寫)。,c=a,00001001 00000101 c=a|b;printf(a=%dnb=%dnc=%dn,a,b,c);,C語言,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(yīng)的二進(jìn)位相或。只要對應(yīng)的二個二進(jìn)位有一個為1時，結(jié)果位就為1。參與運算的兩個數(shù)均以補(bǔ)碼出現(xiàn)。例如：9

2、|5可寫算式如下： 00001001|0000010100001101 (十進(jìn)制為13)可見9|5=13,00001001 00000101 | 00001101,C語言,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(yīng)的二進(jìn)位相異或，當(dāng)兩對應(yīng)的二進(jìn)位相異時，結(jié)果為1。參與運算數(shù)仍以補(bǔ)碼出現(xiàn)，例如95可寫成算式如下： 0000100100000101 00001100 (十進(jìn)制為12),void main(void) int a=2; int b=3; a=ab; b=ba; a=ab; printf(a=%d,b=%d,a,b); ,結(jié)果是什么，為什么？,

3、00001001 00000101 00001100,a:00000010 b:00000011 a:00000001,b:00000011 a:00000001 b:00000010,a:00000001 b:00000010 a:00000011,b,a,C語言,4. “求反”運算 求反運算符為單目運算符，具有右結(jié)合性。 其功能是對參與運算的數(shù)的各二進(jìn)位按位求反。例如9的運算為： (0000000000001001)結(jié)果為：1111111111110110現(xiàn)在我們來看一下下面這個程序的結(jié)果會是多少呢？,int main(void) int a = 0; printf(%d,a); getc

4、h(); ,結(jié)果是 -1，為什么？,C語言,5. 左移運算 左移運算符“”是雙目運算符。其功能是把“ ”左邊的運算數(shù)的各二進(jìn)位全部右移若干位，“”右邊的數(shù)指定移動的位數(shù)。 例如： 設(shè) a=15，a2表示把000001111右移為00000011(十進(jìn)制3)。 應(yīng)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(dāng)為正數(shù)時， 最高位補(bǔ)0，而為負(fù)數(shù)時，符號位為1，最高位是補(bǔ)0或是補(bǔ)1 取決于編譯系統(tǒng)的規(guī)定。Turbo C和很多系統(tǒng)規(guī)定為補(bǔ)1。,00000011,00000110,00001100,00011000,00110000,00001111,00000111,00000011,C語言,

5、main() unsigned a,b;printf(input a number: );scanf(%d,請再看一例!main() char a=a,b=b;int p,c,d;p=a;p=(p8;printf(a=%dnb=%dnc=%dnd=%dn,a,b,c,d);,struct 位域結(jié)構(gòu)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,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(jìn)制位。例如在存放一個開關(guān)量時，只有0和1 兩種狀態(tài)， 用一位二進(jìn)位即可。為了節(jié)省存儲空間，并使處理簡便，語言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為“位域”或“位段”。所

6、謂“位域”是把一個字節(jié)中的二進(jìn)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(jìn)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(jìn)制位域來表示。,struct bsint a:8;int b:2;int c:6;,一、位域的定義和位域變量的說明位域定義與結(jié)構(gòu)定義相仿，其形式為：,位域變量的說明與結(jié)構(gòu)變量說明的方式相同。 可采用先定義后說明，同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如： struct bs int a:8; int b:2; int c: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。,str

7、uct bsunsigned a:4unsigned :0 /*空域*/unsigned b:4 /*從下一單元開始存放*/unsigned c:4;,對于位域的定義尚有以下幾點說明：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(yīng)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：,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。,struct kint a:1int :2 /*該2位不能使用*/int b:3int c:2;,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

8、個字節(jié)的長度，也就是說不能超過8位二進(jìn)位。3. 位域可以無位域名，這時它只用來作填充或調(diào)整位置。無名的位域是不能使用的。例如：,從以上分析可以看出，位域在本質(zhì)上就是一種結(jié)構(gòu)類型， 不過其成員是按二進(jìn)位分配的,二、位域的使用 位域的使用和結(jié)構(gòu)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。,main()struct bsunsigned a:1;unsigned b:3;unsigned c:4; bit,*pbit;bit.a=1;/*用bit.a=2代替這句看輸出有什么變化*/bit.b=7;bit.c=15;/*printf(“%dn”,sizeof(bit);

9、加上這句看一個bit的大小*/ printf(“%d,%d,%dn”,bit.a,bit.b,bit.c);pbit=,詳解,上例程序中定義了位域結(jié)構(gòu)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(yīng)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(nèi)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(fù)合的位運算符“&=”， 該行相當(dāng)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(jié)果為3(111&011=011,十進(jìn)制值為3)。 同樣，程序第16行中使用了復(fù)合位運算|=， 相當(dāng)于： pbit-c=pbit-c|1其結(jié)果為15。程序第17行用指針方式輸出了這三個域的值。,課后思考,1.位運算應(yīng)當(dāng)運用在什么地方，如何運用？ 2.位域用在什