C語言程序設計提高篇,第4章位運算,內容概述,位運算操作位段的概念,教學目標,字節(jié)和位的有關概念；正確使用常見的位運算符和位運算操作；牢記位段的要領及位段的使用方法。,C語言既是一種高級語言，廣泛應用于應用軟件的開發(fā)和程序設計，同時又是一種低級語言，可以用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)和程序設計，如自動控制系統(tǒng)中的過程控制、參數檢測、數據通訊等控制程序，都可以綜合利用C語言中的指針操作、位運算和位段技術來實現。本章介紹位運算的基本形式和常用運算符,并簡要介紹位段的概念。位運算的深入學習，應該在計算機原理和匯編語言程序設計課程中進行。,位運算概述所謂“位運算”，是指按二進制位進行運算。位運算的特點：運算按二進制逐位進行沒有借位和進位。位運算量：整型（int,short,unsiged,long）/字符型（以補碼/ASCII碼形式存儲），不可為實型。,4.1位運算符和位運算,位運算符(BitwiseOperators),位運算符還可與賦值運算符相結合，進行位運算賦值操作。如：aprintf("Enteraandb:");scanf("%d,%d",計算010000(a)0|1=1;1|0=1;1|1=1;用法按位定值為1,例2#includevoidmain()unsignedchara,b;printf("Enteraandb:");scanf("%o,%o",Enteraandb:20,30a|b=30,Enteraandb:12,20a|b=32,計算010000(a)|011000(b)011000001010(a)|010000(b)011010,按位異或(BitwiseExclusiveOR,XOR),運算規(guī)則00=0;01=1;10=1;11=0;說明相“異”則為1，相“同”則為0,例3以下程序的功能是將a數據的低4位取反。#includevoidmain()unsignedchara=0 x39,b=;a=ab;printf("%xn",a);,答案：0 x0f,計算00111001(a)00001111(b)00110110,與0相異或，保持原值不變與自身相異或，則全部位清零交換兩個整數值a=ab;b=ba;a=ab;,交換兩個整數值不用臨時變量,#includevoidmain()inta=3,b=4;a=ab;b=ba;a=ab;printf(“a=%db=%dn",a,b);結果：a=4b=3,按位取反(OnesComplement),運算規(guī)則0=1;1=0;用法所有位翻轉獲得適用于不同系統(tǒng)的位運算模板,例4#includevoidmain()inta=32767;intb=a;printf("a=%d,b=%dn",a,b);,結果：a=32767，b=-32768,計算a:原碼:0111111111111111b:補碼:1000000000000000,左移(LeftShift),運算規(guī)則i<<n把i各位全部向左移動n位最左端的n位被移出丟棄最右端的n位用0補齊用法若沒有溢出，則左移n位相當于乘上2n運算速度比真正的乘法和冪運算快得多,例5以下程序的運行結果是60。#includevoidmain()unsignedinta=15,b;b=a<<2;printf("%d,%dn",a,b);,例6以下程序的運行結果是。#includevoidmain()inta=12,b;b=0 x1f5,結果：12，96,計算已知：0 x1f5為111110101且：a為1100a<>n把i各位全部向右移動n位最右端的n位被移出丟棄最左端的n位用0補齊(邏輯右移)或最左端的n位用符號位補齊(算術右移)用法右移n位相當于除以2n，并舍去小數部分運算速度比真正的除法和冪運算快得多,例7以下程序的運行結果是4,5。#includevoidmain()inta=16,b=20;printf("%d,%d",a>>2,b>>2);,應用示例,從整數a最右端第m個位置開始取該位開始右面n位。算法如下：b=a>>(m-n+1)c=(0<nc=c|b,例8:將16進制短整數按二進制打印輸出輸入：F1E2輸出：1111000111100010輸入：13A5輸出：0001001110100101,算法思想：從高位到低位逐位測試每一位是0或是1?？身槾卧O置屏蔽字分別為1000000000000000、0100000000000000、0000000000000001，與該數進行shorta;scanf("%X",C語言允許在一個結構體中以位為單位來指定其成員所占內存長度。這種以位為單位的成員稱為“位段”。,4.2位段,位段的概念,1.位段的含義位段是以位為單位定義長度的結構體類型中的成員.2、位段的構成例如:structpackunsigneda:2;unsignedb:6;unsignedc:8;intx;data;這個結構體類型的變量在內存中的情況為:,也可以使各個字段不恰好占滿一個字節(jié)structpackunsigneda:2;unsignedb:6;unsignedc:4;intx;data;則內存中的分配形式為:此處：a,b,c共占2個字節(jié)中的12位，空閑4位,int型的x從一個新的字節(jié)開始.,對位段中數據的引用方法,1、方法：通過結構體成員來應用：如：data.a=2;data.b=6;2、要點：注意每個字段的最大取值范圍.如:data.a的取值只能是:03,因為兩位二進制最大表示的數為3.,1.若某個位段要從新的存儲單元開始,可以這樣定義:structpackunsigneda:2;unsigned:0;unsignedb:4;unsignedc:4;intx;data;注意：長度為0的位段的作用是使下一個位段的內容從新的存儲單元開始存放。,位段的使用要點,位段的使用要點,2.一個位段存儲在同一個機器字中,不能跨字存儲.如下面的定義是錯誤的(假設機器的字長為16位)structpackunsigneda:2;unsignedb:5;unsignedc:10;unsignedd:4;intx;data;,3.可以定義無名字段structpackunsigneda:2;unsigned:5;/*空閑不用*/unsignedb:2;unsignedc:4;intx;data;,位段的使用要點,4.位段可以用十進制的整型形式輸出,也可以用其他的整型格式輸出(如八進制,十六進制和無符號),位段以整型的形式參加算術運算.分析下面的程序：例9：voidmain()structpackunsigneda:2;unsignedb:3;unsignedc:1;unsignedd:4;unsignede:3;unionstructpackqp;unsignedi;abc;abc.i=255;printf(“%dn”,abc.qp.d);,位段的使用要點,例10：分析下列程序的輸出結果#defineN2#defineCUBE(X)(X*X*X)#includevoidmain()inti=N+2;i=CUBE(i);printf("%dn",i);,運行結果為：64,例11：下列程序的輸出結果是什么?#includevoidmain()structequipunsigneda：2；unsignedb：3；unsignedc：1；unsignedd：4；unsignede：3；unsigned：3；unionstructequipeq；unsignedi；abc；abc.i255；printf(“%dn"，abc.eq.d)；,運行結果為：3,習題4.1編寫一個函數getbits，從一個16位的單元中取出某幾位(即該幾位保留原值，其余位為0)。函數調用形式為getbits(value，n1，n2)。value為該16位(兩個字節(jié))中的數據值，n1為欲取出的起始位，n2為欲取出的結束位。如:getbits(0101675，5，8)表示對八進制101675這個數，取出它的從左面起第5位到第8位。,4.2寫一函數，對一個16位的二進制數取出它的奇數位(即從左邊起第1、3、5、15位)。4.3編一程序，檢查一下你所用的計算機系統(tǒng)的C編譯在執(zhí)行右移時是按照邏輯位移的原則還是按算術右移原則？如果是邏輯右移，請你編一函數實現算術右移？如果是算術右移，請編寫一函數以實現邏輯右移。,4.4編一函數用來實現左右循環(huán)移位。函數名為move，調用方法為move(value，n)其中value為要循環(huán)位移的數，n為位移的位數。如n0表示為左移；n0為右移。如n=4，表示要右移4位；n=-3，為要左移3位。,