《C语言程序设计实用教程 教学课件 ppt 作者 魏海新 李燕 第11章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C语言程序设计实用教程 教学课件 ppt 作者 魏海新 李燕 第11章（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第11章 位运算,教学提示 C语言的运算符除了前面介绍的算术运算符、关系运算符、赋值运算符、逻辑运算符、条件运算符等运算符以外，还有位运算符。本章将介绍位运算、位段结构的定义和使用。 教学目标 掌握位运算及其运算规则，熟悉位运算符的应用，掌握位段结构的定义，了解位段结构的使用。,11.1 概述,C语言既具有高级语言的特点，又具有低级语言的特点。因而具有广泛的用途和很强的生命力。本章介绍的位运算和指针运算一样，适合于编写系统软件的需要。在系统软件中，常需要处理二进制位的问题。C语言提供了位运算的功能，因此与其他高级语言相比，具有很大的优越性。 所谓位运算是指进行二进制位的运算。例如，将一个存储单
2、元中的所有二进制位全置为1，两个数按位相加等。,11.1.1 字节和位,字节(byte)是计算机中存储信息最常用的基本单位。计算机内存储器中，每一个字节都有一个地址，称为内存地址。 一个字节包含8个二进位（bit），其中最右边的一位称为“最低有效位”或“最低位”，最左边的一位称为“最高有效位”或“最高位”，每一个二进位的值是0或1。,11.1.2 原码、反码和补码,1、原码 最高位做符号位（0代表正，1代表负），其余各位代表数值本身的绝对值。 例如：,2、反码 一个数如果为正，则它的反码与原码相同； 一个数如果为负，则它的反码的符号位为1，其余各位是对原码取反。,3、补码 原码和补码都不便于计
3、算机内的计算，因为在运算中要单独处理其符号，很不方便。因此，最好能做到将符号位和其他位统一处理，对减法也按加法处理，这就是“补码”。,补码对减法按加法处理的原理是这样的: 对十进制数，如果想从8得到2，可以用减法： 8-6=2 也可以用加法，将8加上6的补数(6的补数为10-6=4),即:8+4=12,再去掉最高位1，即可得到结果2。,关于补码的规定： 正数其原码、反码、补码相同； 负数的补码为在其反码的最低位加1。 例如，求-6的补码， -6的原码： 10000000 00000110 -6的反码： 11111111 11111001 + 1 -6的补码： 11111111 11111010
4、,用补码进行算术运算,减法可以用加法实现。 例如： 7-6可以将+7的补码和-6的补码相加,可得到结果值 的补码值: +7的补码为: 00000000 00000111 -6的补码为: 11111111 11111010 相加得: 1 00000000 00000001 舍去进位,后面16位00000000 00000001就是1的补 码。,11.2 位运算符,C语言提供的位运算符及基含义见下表。,11.2.1 按位与运算符“&”,按位与运算规则:运算符两边都为1，运算结果为1,否则都为0。即： 1&1=1 1&0=0 0&1=0 0&0=0,例11.1 计算3&5的值。 先把3和5用补码表示
5、 ，再进行按位与运算： 3的补码： 00000000 00000011 5的补码： 00000000 00000101 &： 00000000 00000001 （为1的补码） 即3&5的值为十进制数1。,11.2.2 按位或运算符“|”,按位或运算规则:两个相应位中只要有一个为1，按位或结果值为1，只有两个相应位都为0时，结果才为0。即： 1|1=1 1|0=1 0|1=1 0|0=0,例11.3 计算-5|3的值。 -5的补码： 11111111 11111011 3的补码： 00000000 00000011 |: 11111111 11111011,11.2.3 按位异或运算符“”,按
6、位异或运算规则：参加运算的两相相应位相同，运算结果为0,不同则为1。即： 11=1 10=1 01=1 00=0,按位异或的用途有：使特定位翻转，保留原值等。 例11.4 将01111010低4位翻转，其余位不变。 将它与00001111进行 运算即可： 01111010 00001111 01110101,11.2.4 按位取反运算符“”,例如，要将八进制数25按位求反。可先求 出其补码：00000000 00010101 取反得：11111111 11101010,取反运算规则:用来对一个二进制数按位取反，是一个单目运算符。 0=1 1=0.,注：运算符的优先级别比算术运算符、关系运算符、
7、逻辑运算符和其他运算符都高。,11.2.5 左移运算符“”,左移运算用来将一个数的各二进位左移若干位，右侧补0。,例如： 若a=15,其二进制形式为:00001111， 则将其左移两位即a=a2相当于: a=000011112 得:a=00111100，其十进制数为60，即152=60。,高位左移后溢出，舍弃不起作用。左移1位相当于该数乘以2，但注意此结论只是适用于左移时溢出的高位中不包含1的情况。左移运算比乘法运算快得多。,11.2.5 右移运算符“”,右移运算用来将一个数的各二进位右移若干位，移到右端的低位被舍弃，对无符号位，高位补0。,例如：a=15，其二进制形式为:00001111，则
8、将其右移两位即a=a2相当于: 000011112 得: 00000011,说明：右移时注意符号位的问题。对无符号数，右移时左边高位移入0。对于有符号数，若符号位为0，则左边移入0，如符号位为1，则左边移入0还是1，取决于所用的计算机系统。移入0的称为”逻辑右移”，移入1的称为“算术右移”。,11.2.6 位运算举例,例11.5 循环移位。要求将a进行右循环移位，即将a中原来左面的(16-n)位右移n位，原来右端n位移到最左边n位，假设用两个字节存放一个整数。,解决步骤是这样的： 1.将a的右端n位先放到b中的高n位中，可以用下面的语句实现： b=an； 3.将c与b进行按位或运算，即： c=
9、c|b；,#include main() unsigned a,b,c; int n; scanf(“a=%o,n=%d“, ,程序运行情况如下： 输入：a=157653,n=3 输出：a=157653,c=75765,11.3 位段,对内存中信息的存取一般以字节为单位。 在计算机用于过程控制、数据通信等领域时，控制 信息往往只占一个或几个二进制位，也就是说常常在 一个字节中放几个信息。 那么，怎样向一个字节中的一个或几个二进制位进 行赋值或者取得他们的值呢？有两种方法： 1.通过位运算。 2.利用位段。,11.3.1 位段,1、位段的定义 所谓位段是以位为单位的结构体类型中的成员。 C语言允
10、许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的结构体成员称为“位段”（bit field）。,例如，有结构体定义： struct packed_data unsigned a:2; unsigned b:6; unsigned c:4; unsigned d:4; int i; data;,其中a、b、c、d四个成员都是以位为单位的结构体成员，即位段。,位段长度也可不占满一个字节： struct packed_data unsigned a：2； unsigned b：3； unsigned c：4； int i； data；,其中a、b、c共占9位，占1个字节，不到2个
11、字节。它的后面为int型，占2个字节。此时，在a、b、c之后的7位空间闲置不用，i从另一字节开头起存放。,2、对位段中数据的引用方法 对位段的使用方法和结构体中其它成员基本相同。如有结构体定义如下： struct packed_data unsigned a:2; unsigned b:6; int i; data; 则对data中的位段赋值： data.a=2； data.b=7； 注意位段的取值范围,关于位段的定义和引用，有几点说明： （1）若某一位段要从另一字节开始存放，可以用以下形式定义： unsigned a: 1； unsigned b: 2； (a,b占一个存储单元) unsig
12、ned : 0； unsigned c: 3; （c从另一单元开始存放） 其中长度为0的位段的作用，是使下一个位段从下一个存储单元开始存放。,（2）一个位段必须存储在同一个存储单元中，不能跨两个单元。如果第一个单元剩余的空间不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一单元起存放该位段。 （3）可以定义无名位段。如： unsigned a:1； unsigned :2；（无名位段，这两位空间不用） unsigned b:3； unsigned c:4；,（4）位段的长度不能大于存储单元的长度，也不能定义位段数组。 （5）位段可以用%d、%u、%o、%x等格式输出。如： printf(“%d, %u, %x”,data.a,data.b,data.c)； （6）位段可以在数值表达式中引用，系统自动将它转化成整形数。如： data.a+5/data.b； 是合法的。,
