【文档说明】C语言程序设计课件位运算.ppt，共(34)页，176.582 KB，由小橙橙上传

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2022/11/24位运算课程：程序设计语言教材：谭浩强《C程序设计》第三版讲授：陈慧炜2022/11/24本章重点6种基本位运算符的使用及其功能位运算符的综合使用位段的理解和应用2022/11/24请写出47的二进制形式请写出-47的二进制数形式提示：1、在计算机中，数值一

律以补码表示2、绝对值相同的数，原码除符号位外都相同3、正数的补码、原码、反码相同4、负数的补码，是原码的反码加1注意：最高位是符号位，1表示负数，0表示正数整数的二进制表示2022/11/24整数的二进制表示求负数-47的补码原码：反码：补码：2022

/11/24位与字节76543210高低一个字节由8个二进制位（bit）构成，一个位的取值为0或1。最右端的那一位是“最低位”，编号为0；最左端的那一位称为“最高位”，是符号位，从最低位到最高位按顺序依次编号。2022/

11/24位运算符1、按位与（&）0&0=0，0&1=0，1&1=1该位只要有一个0便为0计算：00000011（3）&00000101（5）（-3）？&（-5）？？00000001（1）2022/11/24按位与的用途（1）清零（用0相&）1

1011001&1111000011010000（2）保留指定位（用1相&）01010100&0011101100010000（3）用来检测某个位是否置位（用1相&）2022/11/24例：有一数据b，想测试其第4位是否为1

？分析：1.位号是从右向左数的2.设置一个只有第4位为1的二进制数a：00010000，与b进行与运算，如果结果为00010000，则第4位为1；反之结果为00000000，则第4位为0。2022/11/242、按位或（|）0|0=0，0|1=1，1|1=1该位只要有一个1便为1按

位或的用途：（1）置位：用1去跟某些位或，使某些位为1，如：11011001|0000111111011111（2）保留原位：用0去跟某些位或，如上例前4位2022/11/243、异或（^）0^0=0,0^1=1,1^1=0异号为1（真），

同号为0（假）异或运算符的用途：（1）任何数与本身异或，则为010101111^1010111100000000（2）与0异或，则保留原值。10101111^00000000101011112022/11/24（3）与-1异或，相当于将各位取反（因为-1的每个位都为1）。10101111^111

11111(-1)01010000（4）特定位翻转。将需要翻转的位与1异或即可。01111010^00001111011101012022/11/24（5）交换两个值，不用临时变量。例：a=3,b=4，将a和b的值互换，可以用以下赋值语句实现：

a=a^b;b=b^a;a=a^b;a=011^b=100a=111^b=100b=011^a=111a=100最后，a=100(4)b=011(3)实现了交换2022/11/24|&^000110110001011011102022/11/244、取反（~）

~0=1,~1=0举例：使16位整数a最低位为0分析：a&1111111111111110保留前15位，将最低位清零；1111111111111110这个数值为多少，较难运算；1111111111111110=~0000000000000001000000000000000

1的值较为简单，就是1；所以可以用：a=a&~1的表达式达到要求。2022/11/245、左移运算符（<<）左移n位，右补n个0。左移n位相当于乘以2^n，左移位运算速度比乘法快。但是，左移位可能溢出，实际结果不会超出指定的整数类型的值域。unsignedcharx=37<<

3;00100101（37）<<300101000（40）2022/11/246、右移运算符（>>）右移n位相当于除以2^n，右移位运算速度比除法快。00001111>>200000011注意：无符号数：右移时左边

补0；有符号数：非负整数——右移位时左边补0；负整数——逻辑右移：左边补0；算术右移：左边补12022/11/24检查一下你所用的计算机系统的C编译系统执行的是逻辑右移还是算术右移：程序代码：#include<stdio.h>voidmain()

{inta=~0,b;b=a>>1;if(b==a)printf(“算术右移！\n”);elseprintf(“逻辑右移！\n”);}若b仍为~0，则表明采用的是算术右移，反之为逻辑右移。2022/11/24位运算符功能总结清位（置0）：跟0（若非说明，指指定位的值）相&置位（置1）：跟1相

|检测某位是否为1：跟1相&保留原位：跟1相&，或者跟0相|翻转某位：跟1相^2022/11/24位运算综合运用举例例12.1：取一个整数a从右端开始的4~7位。31876543210313043210在中间取位

比较麻烦，最好将该4位移到最低位，方便操作a>>4即：找一个数与（a>>4）进行运算，需要保留第四位，而使其余位清零2022/11/24设置一个最低四位均为1而其余位为0的数与之进行按位与运算，能够保留最低四位0：0

000….00000~0：1111…..11111~0<<4：1111…..10000为什么不直接右移？~(~0<<4)：0000…...01111将(a>>4)跟（~（~0<<4））进行与运算，便可保留4~7位2022/1

1/24例12.2：右循环移位假设用无符号短整型存放数据：a(16-n)位n位bn位(16-n)位2022/11/24例12.2：右循环移位假设用无符号短整型存放数据：a(16-n)位n位c先取右端n位，放到最高位上：

c=a<<（16-n）;2022/11/24例12.2：右循环移位假设用无符号短整型存放数据：a(16-n)位n位cd然后取左端(16-n)位，放到低位：d=a>>n先取右端n位，放到最高位上：c=a<<（16-n）;2022/11/24例12.2：右循环

移位假设用无符号短整型存放数据：a(16-n)位n位cdbn位(16-n)位然后取左端(16-n)位，放到低位：d=a>>n先取右端n位，放到最高位上：c=a<<（16-n）;b=c|d2022/11/24对于无符号整数，总长度N(816

32)，则可以归纳为：循环右移n：(a>>n)|(a<<(N-n))循环左移n：(a<<n)|(a>>(N-n))2022/11/24用二进制位存储信息：将动词“看见”的这六种语法属性存入一个字节，则表示如下：这个字节

的值就是2＋16＋32＝50。未用未用__过__了__着很__没__不__00xxxxxx未用未用__过__了__着很__没__不__001100102022/11/24位段位段（bitfield），就是结构（struct）中的一种字段（成员），这种成员是以二进制位作为长度单位的。动词

属性可定义为如下一个结构：structVerbAttr{unsignedshortBu_:1;unsignedshortMei_:1;unsignedshortHen_:1;unsignedshort_Zhe:1;un

signedshort_Le:1;unsignedshort_Guo:1;}v;2022/11/24结构中可以同时定义位段和其他字段。例如，重新定义动词属性结构如下：structVerbAttr{unsignedshortBu_:1;unsignedshortMei_:1;uns

ignedshortHen_:1;unsignedshort_Zhe:1;unsignedshort_Le:1;unsignedshort_Guo:1;charverb[9];}v;该结构的理论长度为1*2+1*9=11个字节，但为了对齐，垫补了一个字节，这时v的长度是12个字节。2022/

11/24对位段中的数据引用的方法同样可以用成员运算符“.”和指向成员运算符“->”，如v.Bu_=1;p->Hen_=0;对位段进行赋值时需要注意其允许的最大值范围，如对结构struct{unsignedshorta:2;unsignedshortb:3;unsign

edshortc:4;inti;}data;写赋值语句data.a=8后，位段a的值为多少？2022/11/24关于位段的说明1、位段成员的类型必须指定为unsigned或int类型；2、可定义长度为0的位段，使某一位段从另一

个字开始存放，如下：struct{unsignedshorta:1;unsignedshortb:2;unsignedshort:0;unsignedshortc:3;}data;data的长度是几个字节？2022/11/24关于位段的说明3、可定义无名位段，表明该几位空间不用：struct{un

signedshorta:1;unsignedshort:1;//无名位段，这两位空间不用unsignedshortb:3;unsignedshortc:3;}data;2022/11/24关于位段的说明4、一个位段不能跨单元存储。如果第一个单元空间不能容纳

下一个位段，则放弃该空间，而从下一个单元起存放该位段。5、因为最小的存储单位是字节，所以不允许取位段的地址。6、位段也只能在结构中定义，二进制位数组、返回二进制位的函数、二进制位的指针都是不允许的7、位段可以用整型格式符

输出。例如：printf(“%d,%d,%d”,data.a,data.b,data.c);8、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。2022/11/24总结：如果特别看重程序的可移植性，还是应该尽量用位运算符来处理二进制位；如果强调使用方便和源程序的可读性，位

段也是一种不错的选择。2022/11/24思考与练习105||78=？105|78=？C语言标准输出函数只能将一个整数以10、8、16进制输出，没有2进制输出格式。要求编写程序，使键盘输入的正整数按二进制位输出。