《C语言程序设计（Visual C++ 6.0环境）》电子教案 第8章 位运算

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1、,本章导读 本章是初学C语言者的一大难点，属较高要求，适合于编写系统软件的需要。读者应在掌握了计算机的几种基本数值编码的基础上，开始本章的学习。通过本章的学习我们将近一步体会到C语言既具有高级语言的特点，又具有低级语言的功能，它能直接对计算机的硬件进行操作，因而它具有广泛的用途和很强的生命力。, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回本书目录,第8章 位运算,本章主要知识点 (1) 位运算符的含义及使用 (2) 位运算的特殊应用 (3) 位复合赋值运算符的含义及使用 (4) 位段的定义、位段变量的说明及引用,第8章 位运算, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）

2、,返回本章导读,8.1 位运算的C程序实例,8.2 二进制位运算,8.3 位段,8.4 综合实训, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回本章目录,8.1 位运算的C程序实例,【例8.1】,从结果可以看出，在这个程序中出现的几种运算符显然不同于以前，它们不是两个十进制数值之间简单的运算，而是十进制数对应的二进制“位”的运算。,【例8.1】实例, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回本节目录,程序演示,【例8.1】编写程序完成对两个整型量进行按位逻辑运算。程序名为l8_1.cpp。 #include “stdio.h“ main() int a,b; pri

3、ntf(“input the numbers: “); scanf(“%d,%d“, /*输出 a的按位取反结果*/ ,运行情况为： input the numbers: 输入：9,5 1 13 12 65526,例8.1程序演示,返回例题,返回本节目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回本章目录,8.2 二进制位运算,8.2.1 二进制位运算,8.2.2 位复合赋值运算符,所谓位运算是指进行二进制位的运算。在系统软件中，常要处理二进制位的问题。C语言提供了按位运算的功能，这使得它与其它高级语言相比，具有很强的优越性。, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境

4、）,8.2.1 二进制位运算,语言提供了六种位运算符（见表8-1）：,表8-1位逻辑运算与移位运算,返回本节目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,8.2.1 二进制位运算,说明： 运算量只能是整型或字符型的数据，不能为实型或结构体等类型的数据。 六个位运算符的优先级由高到低依次为：取反、左移和右移、按位与、按位异或、按位或。 两个不同长度的数据进行位运算时，系统会将二者按右端对齐。下面对各种位运算符介绍如下：,返回本节目录,1“按位与”运算符（&）,2“按位或”运算符（|）,3“按位异或”运算符（）,4“求反”运算符 (),5“左移”运算符(),6“右移”运算符(), C

5、语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,1“按位与”运算符（&),（1）规则： 参与运算的两数（以补码方式出现）各对应的二进位相与（即逻辑乘），只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0，它是双目运算符。即：0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1。 例如： 9&5可写算式如下： 9的二进制补码： 0 0 0 0 1 0 0 1 5的二进制补码： 0 0 0 0 0 1 0 1 & _ 0 0 0 0 0 0 0 1(1的二进制补码) 可见9&5=1。,返回8.2.1目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,1“按位与”运算符（&),（2）特殊用途：

6、 清零 按位与运算通常用来对某些位清0。由按位与的规则可知：为了使某数的指定位清零，可将该数按位与一特定数。该数中为1的位，特定数中相应位应为0；该数中为0的位，特定数中相应位可以为0也可以为1。由此可见，能对某一个数的指定位清零的数并不唯一。 【例8.2】 取一个数中某些位 可将该数与一个特定数进行&运算，对于要取的那些位，特定数中相应的位设为1。【例8.3】 取出数中某一位 要相将一个数的某一位保留下来，可将该数与一个特定数进行&运算，特定数的相对应的那位应为1。【例8.4】,返回本节目录,【例8.2】实例, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回1目录,程序演示,【例8

7、.2】对原数00110110中为1的位清零。 原数补码： 0 0 1 1 0 1 1 0 清零的数： 1 1 0 0 0 0 0 0 （或01000000、00000000等） ,运行情况为： a=36 b=c0 c=0,例8.2程序演示,返回例题,返回1目录,【例8.3】实例, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回1目录,程序演示,【例8.3】把a的高八位清0，保留低八位。 可作a ,运行情况为： 输入：920 a=398 b=ff c=98,例8.3程序演示,返回例题,返回1目录,【例8.4】实例, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回1目录,程序演

8、示,【例8.4】编写程序将a（=9）的最低位取出。程序名为l8_4cpp。 #include “stdio.h“ main() int a=9,b=1,c; c=a 运行情况为： a=9 b=1 c=1,例8.4程序演示,返回例题,返回1目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,2“按位或”运算符（|）,（1）规则 参与运算的两数（以补码出现）各对应的二进位相或（即逻辑加）。只要对应的两个二进位有一个为1时，结果位就为1，它是双目运算符。即：0|0=0；0|1=1；1|0=1；1|1=1。 例如：9|5可写算式如下：0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0

9、1 | _ 0 0 0 0 1 1 0 1 (十进制为13) 可见9|5=13。 （2）特殊用途 将一个数据的某些指定的位置为1。 将该数按位或一个特定的数，该特定的数的相应位置为1。【例8.5】,返回8.2.1目录,【例8.5】实例, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,返回2目录,【例8.5】将一个数的低5位置为1。程序名为l8_5.cpp。 只需将该数与“00011111”进行 运行情况为： 输入：5 a=5 b=1f c=1f,程序演示,例8.5程序演示,返回例题,返回2目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,3“按位异或”运算符（）,（1）规则 参

10、与运算的两数（以补码出现）各对应的二进位相异或，当两对应的二进位相异时，结果为1，它是双目运算符。即：00=0；01=1；10=1；11=0。 例如：95可写成算式如下：0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 _ 0 0 0 0 1 1 0 0 (十进制为12) 可见95=12。 （2）特殊用途 使特定位翻转 【例8.6】 要使哪几位翻转就将与其进行“按位异或”运算的数的相应位置为1。 使特定位保留原值 要使哪几位保留原值就将与其进行“按位异或”运算的数的相应位置为0。 交换两个值，不用临时变量 【例8.7】,返回8.2.1目录,【例8.6】实例, C语言程序设计 (V

11、isual C+ 6.0环境）,返回3目录,【例8.6】将01110001的低4 位翻转，高4位保留原值。 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 _ 0 1 1 1 1 1 1 0 (十进制126) 程序可写为： #include “stdio.h“ main() int a=0x71,b=0xf,c; c=ab; printf(“a=%xnb=%xnc=%xn“,a,b,c); 运行情况为： a=71 b=f c=7e,程序演示,例8.6程序演示,返回例题,返回3目录,【例8.7】实例, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,【例8.7】设有整型数 a

12、=5，b=7。编写程序利用位运算，将a和b的值互换。 程序中，通过顺序使用a=ab;b=ba;a=ab;三个赋值语句将两变量a、b的值互换。具体计算过程如下： 第一步： a 0000000000000101 b 0000000000000111 a=ab 0000000000000010 第二步： a 0000000000000010 b 0000000000000111 b=ba 0000000000000101 (b的值为5) 第三步： a 0000000000000010 b 0000000000000101 a=ab 0000000000000111 （a的值为7）,返回3目录,【例8

13、.7】实例, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,程序名为l8_7.cpp。 #include “stdio.h“ main() int a=5,b=7; printf(“a=%d,b=%dn“,a,b); a=ab;b=ba;a=ab; printf(“a=%d,b=%dn“,a,b); 运行情况为： a=5,b=7 a=7,b=5,程序演示,返回3目录,例8.7程序演示,返回例题,返回3目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,4“求反”运算符 (),（1）规则 对参与运算的数的各二进位按位求反，它是单目运算符，具有右结合性。即：0=1；1=0。 例如：9

14、的运算为 0000000000001001 _ 1111111111110110 （2）用途 适当的使用可增加程序的移植性。如要将整数a的最低位置为0，我们通常采用语句a=a来完成，因为这样对a是16位数还是32位数均不受影响。,返回8.2.1目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,5“左移”运算符(),（1）规则 把“”左边的运算数的各二进位全部左移若干位，由“”右边的数指定移动的位数，高位丢弃，低位补0，它是双目运算符。 例如：a4指把a的各二进位向左移动4位。如a=00000011(十进制3)，左移4位后为00110000(十进制48)。 （2）特殊用途 左移1位相当

15、于该数乘以2；左移n位相当于该数乘以2n 。但此结论只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含1的情况。 左移比乘法运算快得多，有的C编译系统自动将乘2运算用左移一位来实现。,返回8.2.1目录, C语言程序设计 (Visual C+ 6.0环境）,6“右移”运算符(),（1）规则 把“”左边的运算数的各二进位全部右移若干位，“”右边的数指定移动的位数。 （2）特殊用途 右移1位相当于该数除以2；右移n位相当于该数除以2n。 （3）说明 对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。当为正数时，最高位补0；而为负数时，符号位为1，最高位是补0还是补1取决于计算机系统的规定。移入0的称为“逻辑右移”；移入1的称为“算术右移”。我们可以通过编写程序来验正所使用的系统是采用“逻辑右移”还是“算术右移”。很多系统规定为补1，即“算术右移”。 如： a: 1001011111101101 a1: 0100101111110110 ( 逻辑右移) a1: 1100101111110110 ( 算术右移),返回8.2.1目录, C语