第第十十二二章章l 主要内容12.112.1位位运运算算符符和和位位运运算算12.212.2位位运运算算举举例例12.312.3位位段段 概念l 位运算是指按二进制位进行的运算。因为在系统软件中，常要处理二进制位的问题。l 例如：将一个存储单元中的各二进制位左移或右移一位，两个数按位相加等。l 语言提供位运算的功能，与其他高级语言（如PASCAL）相比，具有很大的优越性。 1212.1 .1 位位运运算算符符和和位位运运算算运算符 含义 运算符 含义 按位与 取反 | 按位或 右移(1)位运算符中除以外，均为二目（元）运算符，即要求两侧各有一个运算量。(2)运算量只能是整型或字符型的数据，不能为实型数据。语言提供的位运算符有： 说说明明： 12.1.1“12.1.1“按按位位与与”运运算算符符（）按位与是指：参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。如果两个相应的二进制位都为，则该位的结果值为；否则为。即：，例例：并不等于，应该是按位与运算：注注意意：如果参加&运算的是负数（如-3&-5），则要以补码形式表示为二进制数，然后再按位进行“与”运算。 00000011(3)& & 00000101(5) 00000001(1) 3&5的值得按按位位与与的的用用途途： 若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：原来的数中为的位，新数中相应位为。然后使二者进行运算，即可达到清零目的。(1) 清零。 例例： 原有数为，另找一个数，设它为，这样在原数为的位置上，该数的相应位值均为。将这两个数进行运算： 00101011& & 10010100 00000000 (2) 取一个数中某些指定位。 如有一个整数（个字节），想要取其中的低字节，只需将与8个1按位与即可。 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0abc0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 (3)保留一位的方法：与一个数进行运算，此数在该位取。即：a=84,b=59 c=a&b=16例例：有一数，想把其中左面第、位保留下来，运算如下： 01010100(84)& & 00111011(59) 00010000(16) 12.1.2 “12.1.2 “按按位位或或”运运算算符符（| |） 两个相应的二进制位中只要有一个为，该位的结果值为。即 |，|，|，|例例： 060|017,将八进制数60与八进制数17进行按位或运算。 00110000| 00001111 00111111 应用：按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为。例如：如果想使一个数的低位改为，只需将与进行按位或运算即可。例： 是一个整数（位）， 有表达式： | 则低位全置为，高位保留原样。12.1.3“12.1.3“异异或或”运运算算符符（） 异或运算符也称XOR运算符。它的规则是：若参加运算的两个二进制位同号则结果为（假） 异号则结果为（真）即:00=0，01=1，10=1， 11=0即即:071052=023 :071052=023 （八八进进制制数数） 00111001 00101010 00010011 例例：（） 使使特特定定位位翻翻转转设有，想使其低位翻转，即变为，变为。可以将它与进行运算，即：运算符应用： 01111010 00001111 01110101 运算结果的低位正好是原数低位的翻转。可见，要使哪几位翻转就将与其进行运算的该几位置为即可。因为原数中的与进行运算得，得，故保留原数。例如：01200=012（） 与与相相，保保留留原原值值 00001010 00000000 00001010（） 交换两个值，不用临时变量例如：，。想将和的值互换，可以用以下赋值语句实现：ab;ba;ab; （） （ab的结果，a已变成）（） （ba的结果，b已变成）（） （ab的结果，a已变成） 执行前两个赋值语句：“；”和“；”相当于b=b(ab)。 再执行第三个赋值语句： 。由于a的值等于（），b的值等于（），因此，相当于a=，即a的值等于，等于。 得到原来的值。即等效于以下两步： 12.1.4 “12.1.4 “取取反反”运运算算符符（） 是一个单目（元）运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将变，将变。例如，是对八进制数（即二进制数）按位求反。 0000000000010101（） 1111111111101010 (八八进进制制数数177752)177752) 12.1.5 12.1.5 左左移移运运算算符符（） 左移运算符是用来将一个数的各二进制位全部左移若干位。 例如：a=)() 右移运算符是a2表示将a的各二进制位右移2位，移到右端的低位被舍弃,对无符号数,高位补0。例如：a=017时: a的值用二进制形式表示为00001111， 舍弃低2位11： a2=00000011右右移移一一位位相相当当于于除除以以2 2 右右移移n n位位相相当当于于除除以以2n2n。 在右移时,需要注意符号位问题： 对无符号数,右移时左边高位移入0；对于有符号的值,如果原来符号位为0(该数为正),则左边也是移入0。如果符号位原来为1(即负数),则左边移入0还是1,要取决于所用的计算机系统。有的系统移入0,有的系统移入1。移入0的称为“逻辑右移”,即简单右移；移入1的称为“算术右移”。 例例： a的值是八进制数113755： a:1001011111101101 （用二进制形式表示）a1: 0100101111110110 (逻辑右移时)a1: 1100101111110110 (算术右移时) 在有些系统中,a1得八进制数045766,而在另一些系统上可能得到的是145766。Turbo C和其他一些C编译采用的是算术右移,即对有符号数右移时,如果符号位原来为1，左面移入高位的是1。12.1.7 12.1.7 位位运运算算赋赋值值运运算算符符 位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。 例如: &=, |=, =, =, =例： a & = b相当于 a = a & b a =2相当于a = a 4 目的是使要取出的那几位移到最右端 未右移时的情况 右移4位后的情况 设置一个低4位全为1,其余全为0的数。 ( 0 4) & ( 0 4 )程序如下：#include void main() unsigned a,b,c,d; scanf(“%o”,&a); b=a4; c=(04); d=b&c; printf(“%o,%dn%o,%dn”,a,a,d,d);运行情况如下： （输入）， 217 （的值）， 13 （的值） 输入的值为八进制数331， 其二进制形式为11011001 经运算最后得到的d为00001101 即八进制数，十进制数13。例12.2 循环移位。要求将进行右循环移位 将右循环移位，即将中原来左面（）位右移位，原来右端位移到最左面位。 将的右端位先放到中的高位中，实现语句：（）； 将右移位，其左面高位位补，实现语句：； 将与进行按位或运算，即|；步骤： 程序如下：#include void main() unsigned a,b,c; int n; scanf(“a=%o,n=%d”,&a,&n); b=an; c=c|b; printf(“%on%o”,a,c);运行情况如下：， 3 运运行行开开始始时时输输入入八八进进制制数数157653157653，即即二二进进制制数数11011111101010111101111110101011循循环环右右移移位位后后得得二二进进制制数数01111011111101010111101111110101即即八八进进制制数数7576575765 1212.3 .3 位位段段 信息的存取一般以字节为单位。实际上，有时存储一个信息不必用一个或多个字节，例如，“真”或“假”用或表示，只需位即可。在计算机用于过程控制、参数检测或数据通信领域时，控制信息往往只占一个字节中的一个或几个二进制位，常常在一个字节中放几个信息。(1)可以人为地将一个整型变量data分为几部分。 但是用这种方法给一个字节中某几位赋值太麻烦。可以位段结构体的方法。 怎样向一个字节中的一个或几个二进制位赋值和改变它的值呢？可以用以下两种方法:（2）位段 C语言允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，这种以位为单位的成员称为“位段”或称“位域” ( bit field) 。利用位段能够用较少的位数存储数据。 程序如下：struct packed-data unsigned ：； unsigned：； unsigned：； unsigned：； int ； data； （1）位段成员的类型必须指定为unsigned或int类型。（2） 若某一位段要从另一个字开始存放，可用以下形式定义：unsigned ：1；unsignedb：；一个存储单元 unsigned：；unsigned：；另一存储单元 a、b、c应连续存放在一个存储单元中，由于用了长度为的位段，其作用是使下一个位段从下一个存储单元开始存放。因此，只将a、b存储在一个存储单元中，c另存在下一个单元(“存储单元”可能是一个字节，也可能是2个字节，视不同的编译系统而异)。 关于位段的定义和引用的说明：(3) 一个位段必须存储在同一存储单元中，不能跨两个单元。如果第一个单元空间不能容纳下一个位段，则该空间不用，而从下一个单元起存放该位段。(4) 可以定义无名位段。(5) 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。(6) 位段可以用整型格式符输出。(7) 位段可以在数值表达式中引用，它会被系统自动地转换成整型数。 关于位段的定义和引用的说明：