C語言程序設(shè)計-提高篇-第4章位運算.ppt
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C語言程序設(shè)計提高篇,第4章位運算,內(nèi)容概述,位運算操作位段的概念,教學(xué)目標(biāo),字節(jié)和位的有關(guān)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(lǐng)及位段的使用方法。,C語言既是一種高級語言,廣泛應(yīng)用于應(yīng)用軟件的開發(fā)和程序設(shè)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(shè)計,如自動控制系統(tǒng)中的過程控制、參數(shù)檢測、數(shù)據(jù)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(shù)來實現(xiàn)。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(xué)習(xí),應(yīng)該在計算機(jī)原理和匯編語言程序設(shè)計課程中進(jìn)行。,位運算概述所謂“位運算”,是指按二進(jìn)制位進(jìn)行運算。位運算的特點:運算按二進(jìn)制逐位進(jìn)行沒有借位和進(jìn)位。位運算量:整型(int,short,unsiged,long)/字符型(以補(bǔ)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(jié)合,進(jìn)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(shù)據(jù)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(shù)值a=ab;b=ba;a=ab;,交換兩個整數(shù)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(jié)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(zhuǎn)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(jié)果:a=32767,b=-32768,計算a:原碼:0111111111111111b:補(bǔ)碼:1000000000000000,左移(LeftShift),運算規(guī)則in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(bǔ)齊用法若沒有溢出,則左移n位相當(dāng)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(jié)果是60。#includevoidmain()unsignedinta=15,b;b=a2;printf(%d,%dn,a,b);,例6以下程序的運行結(jié)果是。#includevoidmain()inta=12,b;b=0 x1f5,結(jié)果:12,96,計算已知:0 x1f5為111110101且:a為1100an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(bǔ)齊(邏輯右移)或最左端的n位用符號位補(bǔ)齊(算術(shù)右移)用法右移n位相當(dāng)于除以2n,并舍去小數(shù)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(jié)果是4,5。#includevoidmain()inta=16,b=20;printf(%d,%d,a2,b2);,應(yīng)用示例,從整數(shù)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=(0nc=c|b,例8:將16進(jìn)制短整數(shù)按二進(jìn)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(shè)置屏蔽字分別為1000000000000000、0100000000000000、0000000000000001,與該數(shù)進(jìn)行shorta;scanf(%X,C語言允許在一個結(jié)構(gòu)體中以位為單位來指定其成員所占內(nèi)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(jié)構(gòu)體類型中的成員.2、位段的構(gòu)成例如:structpackunsigneda:2;unsignedb:6;unsignedc:8;intx;data;這個結(jié)構(gòu)體類型的變量在內(nèi)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(nèi)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(shù)據(jù)的引用方法,1、方法:通過結(jié)構(gòu)體成員來應(yīng)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(jìn)制最大表示的數(shù)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(nèi)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(jī)器字中,不能跨字存儲.如下面的定義是錯誤的(假設(shè)機(jī)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(jìn)制的整型形式輸出,也可以用其他的整型格式輸出(如八進(jìn)制,十六進(jìn)制和無符號),位段以整型的形式參加算術(shù)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(jié)果#defineN2#defineCUBE(X)(X*X*X)#includevoidmain()inti=N+2;i=CUBE(i);printf(%dn,i);,運行結(jié)果為:64,例11:下列程序的輸出結(jié)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(jié)果為:3,習(xí)題4.1編寫一個函數(shù)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(shù)調(diào)用形式為getbits(value,n1,n2)。value為該16位(兩個字節(jié))中的數(shù)據(jù)值,n1為欲取出的起始位,n2為欲取出的結(jié)束位。如:getbits(0101675,5,8)表示對八進(jìn)制101675這個數(shù),取出它的從左面起第5位到第8位。,4.2寫一函數(shù),對一個16位的二進(jìn)制數(shù)取出它的奇數(shù)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(jī)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(shù)右移原則?如果是邏輯右移,請你編一函數(shù)實現(xiàn)算術(shù)右移?如果是算術(shù)右移,請編寫一函數(shù)以實現(xiàn)邏輯右移。,4.4編一函數(shù)用來實現(xiàn)左右循環(huán)移位。函數(shù)名為move,調(diào)用方法為move(value,n)其中value為要循環(huán)位移的數(shù),n為位移的位數(shù)。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。,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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