c語言第17章位運算操作符

1、第17章 位運算操作符在本章的學(xué)習(xí)中，需要掌握以下內(nèi)容：字節(jié)和位的概念；原碼與補碼的轉(zhuǎn)換；6種位操作符及其組成的位運算賦值操作符的使用；各個位操作符的特殊用途；位域的概念和位域的使用。17.1 位運算位運算是指對數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位進(jìn)行處理的運算。位運算與數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲方式息息相關(guān)，因此在介紹位運算操作符之前，有必要先介紹一些操作系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲和處理的相關(guān)知識。本節(jié)首先介紹字節(jié)與位的概念以及兩者的關(guān)系，再介紹數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的儲存方式。17.1.1 字節(jié)與位在前面的介紹中已多次涉及到字節(jié)的概念。操作系統(tǒng)中的各種類型的數(shù)值都由若干個字節(jié)組成，字節(jié)也是數(shù)據(jù)存取和數(shù)值計算的基本單元。從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)是以字

2、節(jié)為最小單位，向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)也是以字節(jié)為最小單位。將數(shù)值輸出到文件和從文件獲取數(shù)值時，最小單位也是字節(jié)。17.1.1 字節(jié)與位字節(jié)在操作系統(tǒng)中可以分為更小的單元“位”。大部分系統(tǒng)中，1個字節(jié)由8個位組成，每個位的值為0或1。一個字節(jié)的數(shù)值由其8個位的值決定，如果一個字節(jié)的內(nèi)容為“01101010”。其對應(yīng)的值為：這個字節(jié)的值為8個位組成的二進(jìn)制數(shù)。但是在操作系統(tǒng)中，數(shù)值的存儲并不是直接以其二進(jìn)制值存儲的。17.1.2 補碼在操作系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補碼來存儲。一個數(shù)值的二進(jìn)制值可以稱其為原碼，存儲時會將原碼表示為補碼。補碼的最高位為符號位，數(shù)值的補碼表示可以分為以下兩種情況。17.1.2 補碼

3、1非負(fù)數(shù)的補碼非負(fù)數(shù)的補碼與原碼相同。例如，11的原碼為00001011，其補碼也為00001011。注意：為了簡化書寫，討論位運算時，大部分的數(shù)值只用一個字節(jié)表示。 2負(fù)數(shù)的補碼負(fù)數(shù)的補碼的符號位為1，其余位為將該數(shù)絕對值的原碼按位取反后再加1的結(jié)果。例如，-15的補碼：因為是負(fù)數(shù)，則符號位為“1”，整個為10001111；其余7位為-15的絕對值的原碼按位取反，即0001111取反后為1110000，再加1為1110001；加上符號位，最后15的補碼是11110001。已知一個數(shù)的補碼，其求原碼的過程與已知原碼求補碼的過程完全一樣：如果補碼的符號位為“0”，表示是一個正數(shù)，所以補碼就是該數(shù)

4、的原碼。如果補碼的符號位為“1”，表示是一個負(fù)數(shù)，求原碼的操作可以是：符號位為1，其余各位取反加1。使用補碼計算時，可以將符號位和其他位統(tǒng)一處理。17.1.2 補碼例如，7 + 15，其補碼相加如左圖所示。(-7) + (-15)，其補碼相加如右圖所示。17.1.2 補碼注意：兩個用補碼表示的數(shù)相加時，如果最高位（符號位）有進(jìn)位，則進(jìn)位被舍棄。減法也可按加法來處理，7 15的計算過程如下圖所示。17.1.2 補碼17.2 位運算操作符C語言共提供了6個位運算操作符，包括取反操作符（）、位或操作符（|）、位與操作符（&）、異或操作符（）和位移操作符（和）右移操作符的作用是將一個數(shù)的各二進(jìn)制值全部

5、右移若干位。其使用形式如下：數(shù)值1 數(shù)值2;該表達(dá)式將數(shù)值1的二進(jìn)制值右移（數(shù)值2）位，移到右端的低位被舍棄，而高位補入的數(shù)值由符號位決定。如果是無符號數(shù)，則高位補入的數(shù)為0。例如：int a = 39;a = a 2; 則變量a將右移兩位，即00100111右移兩位，得到00001001，右端的兩個1被舍棄。如下圖所示。17.2.5 右移操作符（）17.2.5 右移操作符（）如果是有符號數(shù)，則不同的系統(tǒng)有不同的處理方式。有的系統(tǒng)補入0，有的補入符號位。補入0的為“邏輯右移”，補入原符號位的為“算術(shù)右移”。例如，將-15右移兩位，算術(shù)右移后結(jié)果為11111100，邏輯右移結(jié)果為00111100

6、，如下圖所示。17.2.6 左移操作符（）左移操作符將一個數(shù)的各個二進(jìn)制位值全部左移若干位。使用形式如下：數(shù)值1 數(shù)值2;該表達(dá)式將數(shù)值1的二進(jìn)制值左移（數(shù)值2）位，移到左端的高位被舍棄，而低位補入的數(shù)值為0。例如：int a = 39;int b = a 1;int c = a 2;int d = a 3; a的值為39，即00100111；b的值為39左移1位的結(jié)果，左端舍去1個0，右端補入1個0，得到01001110；c值為39左移2位的結(jié)果，左端舍去2個0，右端補入2個0，得到10011100；d值為39左移3位的結(jié)果，左端舍去2個0和1個1，右端補入3個0，得到00111000，如下

7、圖所示。17.2.6 左移操作符（）17.2.6 左移操作符（= 3;等效于a = a 3;又例如：a &= b;等效于a = a & b范例17-7第20行也可以改寫為：flag = 1;17.3 位運算操作符使用舉例位運算操作符在C語言中的使用十分靈活，通過一些巧妙地算法可以高效地實現(xiàn)一些實用的功能。為了更熟悉位運算操作符的使用，本節(jié)將繼續(xù)討論兩個例子。17.3.1 循環(huán)移位循環(huán)移位是一種重要的移位方式。循環(huán)移位區(qū)別于一般移位的是移位時沒有數(shù)位的丟失。循環(huán)左移時，用從左邊移出的位填充字的右端；而循環(huán)右移時，用從右邊移出的位填充字的左側(cè)。本題暫只討論循環(huán)右移。例如，要將39循環(huán)右移2位，即0

8、0100111右移兩位，移到右端的兩個1不會丟失，將補到左端的2個空缺位置上，如下圖所示。17.3.1 循環(huán)移位例如要對a（無符號數(shù)）循環(huán)右移3位，可以采用以下方案：（1）首先把將要移出右端的3個位左移8-3位（假定a占8個位）后保存在b中，此時b形式如下圖第2行所示，其中yyy是a的后3位。（2）將a右移3位，右端3位被舍棄，又由于a為無符號數(shù)，左端添加3個0，如下圖第3行所示。（3）最后將a與b位或，由于0和任意值位或補改變該值，因此得到y(tǒng)yyxxxxx，如下圖第4行所示。17.3.2 使用子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼是一個32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機標(biāo)識，并說明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在外部網(wǎng)上。如果一個IP地址與子網(wǎng)掩碼相與的結(jié)果與一個子網(wǎng)地址相同，那么這個IP地址便屬于該子網(wǎng)。有兩個子網(wǎng)地址59.64.200.0和59.64.201.0，兩個IP地址59.64.200.18和59.64.201.20，子網(wǎng)