kj-第11章位運(yùn)算ppt課件(全)

1、第11章 位運(yùn)算 本章概述 本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)主要內(nèi)容1本章概述C語(yǔ)言有一個(gè)重要特點(diǎn)就是可以直接對(duì)二進(jìn)制位進(jìn)行操作，即位運(yùn)算。二進(jìn)制位簡(jiǎn)稱位（bit），其值為0或1。計(jì)算機(jī)真正執(zhí)行的正是由0和1構(gòu)成的機(jī)器指令，計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)也是由二進(jìn)制表示的。 數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)均是以補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)的 。本章介紹位運(yùn)算和位段結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)。2本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)本章教學(xué)目的：理解位運(yùn)算的概念，掌握基本位運(yùn)算運(yùn)算符的使用，理解位段的概念。本章教學(xué)重點(diǎn)：基本位運(yùn)算運(yùn)算符的使用本章教學(xué)難點(diǎn)：位段的概念3主要內(nèi)容11.1 位運(yùn)算符 11.2 位運(yùn)算 11.3 位運(yùn)算應(yīng)用舉例 11.4 位段結(jié)構(gòu) 411.1 位運(yùn)算符位運(yùn)算符功能舉例按位

2、取反a：對(duì)變量a的全部位取反左移 a右移 a2：將變量a的各位全部右移2位，對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)和正整數(shù)，高位補(bǔ)0；對(duì)于負(fù)整數(shù)，高位補(bǔ)1（適用于turboc系統(tǒng)）&按位與 a&b：對(duì)a與b的各對(duì)應(yīng)位進(jìn)行“按位與”運(yùn)算|按位或 a|b：對(duì)a與b的各對(duì)應(yīng)位進(jìn)行“按位或”運(yùn)算按位異或 ab：對(duì)a與b的各對(duì)應(yīng)位進(jìn)行“按位異或”運(yùn)算511.2 位運(yùn)算 取反運(yùn)算“”是一個(gè)單目運(yùn)算符，運(yùn)算量在運(yùn)算符之后，取反運(yùn)算的功能是將一個(gè)數(shù)據(jù)中所有位都取其相反值，即1變0，0變1。 運(yùn)算規(guī)則為： 1=0 0=1例11.1 對(duì)于無(wú)符號(hào)的字符型數(shù)據(jù)a=（18）10 =（00010010）2 ，則a等于(11101101)2 ，即（

3、237）10C程序如下：11.2.1 按位取反運(yùn)算6# include int main() unsigned char a=18,b; b=a; printf(“a=%d”,b); return 0; 運(yùn)行結(jié)果為： a= 237 注意以下程序與左面程序及運(yùn)行結(jié)果的區(qū)別： # include int main() char a=18,b; b=a; printf(“a=%d”,b); return 0;運(yùn)行結(jié)果：-19 前一個(gè)程序結(jié)果很好理解，后一個(gè)因?yàn)閍是帶符號(hào)數(shù)據(jù)，因此a=(11101101)2的結(jié)果是一負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，轉(zhuǎn)換為原碼時(shí)，第1位符號(hào)位不變，對(duì)剩余的部分先減1，再全部取反，因此得到的

4、二進(jìn)制原碼為：10010011，即十進(jìn)制的-19。 711.2 位運(yùn)算11.2.2 左移運(yùn)算 左移運(yùn)算“”是一個(gè)雙目運(yùn)算符，左移運(yùn)算的功能是將一個(gè)數(shù)據(jù)所有位向左移若干位，左邊（高位）移出的部分舍去，右邊（低位）自動(dòng)補(bǔ)零。 例11.2 對(duì)于無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù) a=（18）10 =（00010010）2 ， a 3的結(jié)果是(10010000)2 ，即（144）108C程序如下： # include int main() unsigned char a=18, b; b=a3; printf(“a3=%d”,b); 運(yùn)行結(jié)果為： a3=144注意以下程序與左面程序的區(qū)別： # include int

5、main()char a=18,b; b=a3; printf(“a3=%d”,b); return 0; 運(yùn)行結(jié)果為： a3=-112 原因同前，對(duì)于帶符號(hào)數(shù)a，因a”是一個(gè)雙目運(yùn)算符，右移運(yùn)算的功能是將一個(gè)數(shù)據(jù)所有位向右移若干位，右邊（低位）移出的部分舍去，左邊（高位）移入的二進(jìn)制數(shù)分兩種情況：對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)和正整數(shù)，高位補(bǔ)0；對(duì)于負(fù)整數(shù)，高位補(bǔ)1（適用于turboc系統(tǒng)）。 例11.3 對(duì)于無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù) a=（18）10 =（00010010）2 ， 則 a 3的結(jié)果是(00000010)2，即（2）1010C程序： # include int main() unsigned char

6、 a=18, b; b=a3; printf(“a3=%d”,b); return 0;運(yùn)行結(jié)果為： a3=21111.2 位運(yùn)算11.2.4 按位與運(yùn)算 按位“與”運(yùn)算符要求有兩個(gè)運(yùn)算量，其功能是將兩個(gè)運(yùn)算量的各個(gè)相應(yīng)位分別進(jìn)行“與”運(yùn)算。 運(yùn)算規(guī)則為: 1&1=1 0&1=0 1&0=0 0&0=0 例11.4 對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)a=(173)10=(10101101)2， b=(203)10=(11001011)2， 則a&b = (10001001)2 =(137)10 10101101& 11001011 1000100112例11.5 對(duì)于有符號(hào)數(shù)a=(-83)10=(10101101)

7、2 ， b=(-53)10=(11001011)2 ， 則a&b = (10001001)2 =(-119)10 。以上二進(jìn)制形式是負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼。C程序如右上所示。C程序： # include int main() unsigned char a=173,b=203,c; c=a&b; printf(“a&b=%d”,c); return 0;運(yùn)行結(jié)果為： a&b=137 10101101& 11001011 10001001C程序：# include int main() char a=-83,b=-53,c; c=a&b; printf(“a&b=%d”,c); return 0;運(yùn)行結(jié)果為

8、： a&b=-1191311.2 位運(yùn)算11.2.5 按位或運(yùn)算 按位“或”運(yùn)算符要求有兩個(gè)運(yùn)算量，其功能是將兩個(gè)運(yùn)算量的各個(gè)相應(yīng)位分別進(jìn)行“或”運(yùn)算。 運(yùn)算規(guī)則為: 1|1=1 0|1=1 1|0=1 0&0=0例11.6 對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù)a=(173)10=(10101101)2，b=(203)10=(11001011)2，則a|b = (11101111)2 =(239)10 10101101| 11001011 1110111114 例11.7 對(duì)于有符號(hào)數(shù) a=(-83)10=(10101101)2， b=(-53)10=(11001011)2， 則a|b = (11101111)2 =

9、(-17)10C程序： # include int main() unsigned char a=173,b=203,c; c=a|b; printf(“a|b=%d”,c); return 0; 運(yùn)行結(jié)果： a|b=239 10101101| 11001011 1110111115C程序： # include int main()char a=-83,b=-53,c; c=a|b; printf(“a|b=%d”,c); return 0; 運(yùn)行結(jié)果為： a|b= -171611.2 位運(yùn)算11.2.6 按位異或運(yùn)算 按位“異或”運(yùn)算符要求有兩個(gè)運(yùn)算量，其功能是將兩個(gè)運(yùn)算量的各個(gè)相應(yīng)位分別進(jìn)

10、行“異或”運(yùn)算。 運(yùn)算規(guī)則為: 11=0 01=1 10=1 0&0=0 。例11.8 對(duì)于無(wú)符號(hào)數(shù) a=(173)10=(10101101)2， b=(203)10=(11001011)2， 則ab = (11101111)2 =(102)10 10101101 11001011 01100110 C程序： # include int main()unsigned char a=173,b=203,c; c=ab; printf(“ab=%d”,c); return 0; 運(yùn)行結(jié)果： ab=102 1711.3 位運(yùn)算應(yīng)用舉例例11.9 對(duì)內(nèi)存中的二進(jìn)制數(shù)“01010100”進(jìn)行下列操作：

11、1. 用“按位與”實(shí)現(xiàn): （1）把存儲(chǔ)此二進(jìn)制數(shù)的內(nèi)存單元清零； （2）把此二進(jìn)制數(shù)的2到4位取出（從0位開始）； （3）把此二進(jìn)制數(shù)的2、3、5位留下。 2. 用“按位或”運(yùn)算把此二進(jìn)制數(shù)后四位置1 (寫出實(shí)現(xiàn)方法) 。18(3)要把二進(jìn)制數(shù)2、3、5位留下， 與00101100進(jìn)行按位與即可， 其運(yùn)算過(guò)程為： 01010100& 00101100 000001002.把此二進(jìn)制數(shù)后四位置1，與00001111進(jìn)行按位或即可， 其運(yùn)算過(guò)程為： 01010100| 00001111 010111111.用按位與實(shí)現(xiàn)：(1) 要把存儲(chǔ)此二進(jìn)制數(shù)的內(nèi)存 單元清零，與0按位與即可， 其運(yùn)算過(guò)程為：

12、01010100& 00000000 00000000(2)要取出二進(jìn)制數(shù)2到4位， 與00011100進(jìn)行按位與即可， 其運(yùn)算過(guò)程為： 01010100& 00011100 0001010019例11.10 編程將一個(gè)十六進(jìn)制整型數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 設(shè)該整型數(shù)占16位。 將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的方法很多，這里我們利用位運(yùn)算來(lái)進(jìn)行處理，思路：對(duì)一個(gè)十六進(jìn)制整型數(shù)n的二進(jìn)制（16位）形式從最高位到最低位的每一位進(jìn)行測(cè)試，依次求出其值即可。 具體方法：設(shè)置一個(gè)屏蔽字mask（二進(jìn)制為1000 0000 0000 0000。其相應(yīng)的十六進(jìn)制形式為0 x8000），將mask與n進(jìn)行“與”運(yùn)算得出

13、的值如為0則最高位為0，否則最高位為1；再將mask右移一位后，與n進(jìn)行“與”運(yùn)算得出次高位，依此類推，求出每一位的值。20# include int main()unsigned int i,n,b,mask; mask=0 x8000; printf(Input a hex number to convert:); scanf(%x,&n); printf(nBinary of %0 x is:,n); for(i=0;i1; return 0; 運(yùn)行情況：Input a hex number to convert: f fBinary of f f is: 00000000-111111

14、11Input a hex number to convert: 127Binary of 0127 is:00000001-00100111 21例11.11 循環(huán)移位。 所謂循環(huán)移位是指：在移位時(shí)不丟失移位前原數(shù)據(jù)的所有位，將其作為另一端的補(bǔ)入位。 如：將11110001循環(huán)右移1位，應(yīng)為11111000。 11110001循環(huán)右移3位，應(yīng)為00111110。 22實(shí)現(xiàn)將無(wú)符號(hào)數(shù)a循環(huán)右移n位的方法: (1) 將a左移16-n位存入b中； (2) 將a右移n位存入c中； (3) 將b與c按位進(jìn)行“或運(yùn)算”，則結(jié)果便為所需結(jié)果。23# include int main()unsigned i

15、nt n,a,b,c,d; printf(Input a Hex number:); scanf(%x,&a); printf(nInput the number of bit to move:); scanf(%d,&n); b=an; d=b|c; printf(nThe result of move:%x,d); return 0;運(yùn)行情況：Input a Hex number:f2d3Input the number of bit to move:3The result of move:7e5a 2411.4 位段結(jié)構(gòu)1. 位段結(jié)構(gòu)的概念 位段結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)體類型，只不過(guò)是在結(jié)構(gòu)體中含

16、有以位為單位定義存儲(chǔ)長(zhǎng)度的成員。采用這種結(jié)構(gòu)可以節(jié)省存儲(chǔ)空間、方便某些特定的操作。 2 . 位段結(jié)構(gòu)的定義struct bytedata unsigned a : 2 ; /*占2位*/ unsigned b : 1 ; /*占1位*/ unsigned C: 3 ; /*占3位*/ unsigned d : 2 ; /*占2位*/ 位段結(jié)構(gòu)中位段的定義： unsigned ： 例如25其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下圖：struct bytedata unsigned a : 2 ; /*占2位*/ unsigned b : 1 ; /*占1位*/ unsigned : 3 ; /*占3位，無(wú)字段名，不能引用

17、*/ unsigned d : 2 ; /*占2位*/ 如果需要可以跳過(guò)某些不用的位，只要將這些位段不指定位段名就無(wú)法引用。例如： 26 如果某一位段為位數(shù)為0的無(wú)名位段，則表示其下一個(gè)位段從另一個(gè)字節(jié)開始。 還可以在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中混用位段與普通結(jié)構(gòu)體成員。例如：struct bytedata int i; /*非位段，整型，占2個(gè)字節(jié)*/ unsigned a : 2 ; /*占2位*/ unsigned b : 1 ; /*占1位*/ unsigned : 0 ; /*無(wú)名，0長(zhǎng)度，則下位段從下字節(jié)開始*/ unsigned c : 2 ; /*從第4個(gè)字節(jié)開始占2位*/27 對(duì)位段的引用方法和引用結(jié)構(gòu)體變量中的成員相同 ，例如，若data是struct bytedata類型的變量，即有： struct bytedata data ；則可以用后面的形式引用每個(gè)成員：data.i、data.a、data.b、data.c。 可以用下面形式輸出每個(gè)成員