C語言程序設(shè)計(jì)教程(第4版)_第11章_位運(yùn)算.ppt

1、C語言程序設(shè)計(jì)教程（第4版）,第11章 位運(yùn)算,李麗娟 2013年2月,本章主要內(nèi)容,1.按位取反運(yùn)算 2.按位左移運(yùn)算 3.按位左移運(yùn)算 4.按位與運(yùn)算 5.按位或運(yùn)算 6.按位異或運(yùn)算 7.復(fù)合位運(yùn)算,第11章 位運(yùn)算, C語言提供的位運(yùn)算符共有6個(gè)：,11.1 按位取反運(yùn)算符,按位取反表達(dá)式：m 作用：對m的二進(jìn)制值按位取反，即將1變成0，將0變成1。 例如，若有：int i=85;,i的二進(jìn)制表示為： i=(85)10=(0000 0000 0101 0101)2 對i按位取反： i=(1111 1111 1010 1010) 2 此時(shí)，i的最高位為1，代表負(fù)數(shù)。為原數(shù)的補(bǔ)碼形式。 實(shí)

2、際上：i =(1111 1111 1010 1010) 2| 反碼+1 =(1000 0000 0101 0101) 2 +1 =(1000 0000 0101 0110) 2 =-86 (注：負(fù)數(shù)取反時(shí)。符號位不變),11.1 按位取反運(yùn)算符,對于無符號整型數(shù)：unsigned int i=85;,i的二進(jìn)制表示為： i=(85)10=(0000 0000 0101 0101)2 對i按位取反： i=(1111 1111 1010 1010) 2 此時(shí)，i的最高位為1，仍然代表正數(shù)。 因此，i值就是i按位取反后的值： i=(1111 1111 010101)2 =(65450)10,11.1

3、 按位取反運(yùn)算符,小結(jié)： (1) C語言允許對有符號整型數(shù)進(jìn)行位運(yùn)算 缺點(diǎn)：不便于掌控程序本身的計(jì)算結(jié)果。 (2) 位運(yùn)算適合于無符號的整型數(shù) 對于需要進(jìn)行位運(yùn)算操作的數(shù)據(jù)，通常應(yīng)定義成unsigned型。 (3) 位運(yùn)算符不適合于浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)。,11.1 按位取反運(yùn)算符,【例11-1】閱讀下面的程序，了解不同類型的變量進(jìn)行按位取反運(yùn)算的規(guī)則。 /*example11_1.c 了解按位取反運(yùn)算的規(guī)則*/ #include void main() int i1=32767,i2=-32767,i3=10,i4=-10,i; unsigned int u1=65535,u2=0,u3=10,u; p

4、rintf(i1=%d,i1=%dn,i1,i1); printf(i2=%d,i2=%dn,i2,i2); printf(i3=%d,i3=%dn,i3,i3); printf(i4=%d,i4=%dn,i4,i4); printf(u1=%u,u1=%un,u1,u1); printf(u2=%u,u2=%un,u2,u2); printf(u3=%u,u3=%un,u3,u3); ,11.2 按位左移運(yùn)算 ,按位左移表達(dá)式的形式： mn; 作用：將m的二進(jìn)制位全部左移n位，右邊空出的位補(bǔ)零。 高位左移后溢出，舍棄不起作用。,若有： unsigned int m=65; 即：m=(65)1

5、0=(0000 0000 0100 0001)2 則： m2= 00 00 0000 0100 0001 00 丟棄 補(bǔ)入 于是：m2=(0000 0001 0000 0100)2=260,11.2 按位左移運(yùn)算 ,對于有符號的整型數(shù)，符號位是保留的。 若有：int n=65 即：n=(65)10=(1000 0000 0100 0001)2 實(shí)際計(jì)算時(shí)，是對其補(bǔ)碼進(jìn)行運(yùn)算的： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 65的反碼 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 65的補(bǔ)碼

6、 (n)補(bǔ)1=(1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0)補(bǔ)碼 保留 補(bǔ)入 因此： n 1=(1111 1111 0111 1110)補(bǔ)碼 =(1000 0000 1000 0010)2 =130,11.2 按位左移運(yùn)算 ,小結(jié)： 按位左移1位相當(dāng)于原操作數(shù)乘以2，因此，左移n位，相當(dāng)于操作數(shù)乘以2n。 思考： 若整型數(shù)的字節(jié)長度為2個(gè)字節(jié)(16位)，請分析下面的幾種情況： (1) n為有符號整型變量，且n為偶數(shù)時(shí)，語句： n15; 會是什么結(jié)果？ (2) n為有符號整型變量，且n為奇數(shù)時(shí)，語句： n15; 會是什么結(jié)果？,閱讀【例11-2】的程序，了解按位左移運(yùn)算的規(guī)則

7、作用。,11.3 按位右移運(yùn)算 ,按位右移表達(dá)式的形式： mn; 作用：將m的二進(jìn)制位全部右移n位。 左邊空出的位，分兩種情況處理： m為正數(shù)，則m右移n位后，左邊補(bǔ)n個(gè)零； n為負(fù)數(shù)，則m右移n位后，左邊補(bǔ)n個(gè)符號位。,正數(shù)情況：unsigned int m=65; 即：m=(65)10=(0000 0000 0100 0001)2 則： m2= 00 0000 0000 0100 00 01 補(bǔ)入 丟棄 于是：m2=(0000 0000 0001 0000)2=260,11.3 按位右移運(yùn)算 ,負(fù)數(shù)情況： n=(65)10=(1000 0000 0100 0001)2 在計(jì)算機(jī)中，65的補(bǔ)

8、碼為：1111 1111 1011 1111 (n)補(bǔ)2=11 1111 1111 1011 1111 補(bǔ)入 丟棄 即：n2=(1111 1111 1110 1111)補(bǔ) =(1000 0000 0001 0001)2 =17,11.3 按位右移運(yùn)算 ,小結(jié) 在C語言中，按位右移后左邊補(bǔ)零的情況稱為“邏輯右移”，左邊補(bǔ)1的情況稱為“算術(shù)右移”。 亦即，對于整型變量m： 若m0，則mn為邏輯右移； 若mn為算術(shù)右移。 思考 (1) 請分析邏輯右移和算術(shù)右移的不同之處； (2) 請分析邏輯右移和算術(shù)右移運(yùn)算時(shí)應(yīng)注意些什么。,閱讀【例11-3】的程序，了解按位左移運(yùn)算的規(guī)則和作用。,11.4 “按位

9、與” 運(yùn)算符 即： a=(73)10=(0000 0000 0100 1001)2 b=(21)10=(0000 0000 0001 0101)2。 0000 0000 0100 1001 a的二進(jìn)制值 對負(fù)數(shù)需要用其補(bǔ)碼來計(jì)算 b|原碼=(21)10=(1000 0000 0001 0101) b|補(bǔ)碼=1111 1111 1110 1011 于是： 0000 0000 0100 1001 a的二進(jìn)制值 即： a=(73)10=(0000 0000 0100 1001)2 b=(21)10=(0000 0000 0001 0101)2。 0000 0000 0100 1001 a的二進(jìn)制值

10、| 0000 0000 0001 0101 b的二進(jìn)制值 0000 0000 0101 1101 a|b 結(jié)果：a 對負(fù)數(shù)需要用其補(bǔ)碼來計(jì)算 b|原碼=(21)10=(1000 0000 0001 0101) b|補(bǔ)碼=1111 1111 1110 1011 于是： 0000 0000 0100 1001 a的二進(jìn)制值 | 1111 1111 1110 1011 b的補(bǔ)碼 1111 1111 1110 1011 a|b的補(bǔ)碼 結(jié)果：a|b=(1000 0000 0001 0101)2=21。 注意：a|b的補(bǔ)碼并不是最后的結(jié)果。,11.5 “按位或”運(yùn)算符 |,小結(jié) (1)與0進(jìn)行“按位或”運(yùn)

11、算的結(jié)果將保持自身的值不變；與l進(jìn)行“按位或”運(yùn)算的結(jié)果將變成1。 (2)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可用來提取變量某些字節(jié)的值或?qū)⒆兞磕承┳止?jié)的值變?yōu)?。例如： a的二進(jìn)制值為：x x x x x x x x x x x x x x x x （x表示即可為0也可為1） b的二進(jìn)制值為：0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 a|b的二進(jìn)制值： x x x x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1 思考 請編寫程序，從鍵盤輸入一個(gè)無符號的整型數(shù)x，將x從低位數(shù)起的奇數(shù)位全部換成1（如果原來該位值為1，則仍為1不變），偶數(shù)位保持不變。,參考【例11-5】的程序，了解按位或運(yùn)算的

12、規(guī)則和作用。,11.6 “按位異或”運(yùn)算符,運(yùn)算規(guī)則： 若a、b對應(yīng)位的值相同，則該位的結(jié)果為0，否則為1。 即：00=0 01=1 10=1 11=0,按位異或表達(dá)式的一般形式：ab 作用：將變量a、b的二進(jìn)制值按位進(jìn)行異或運(yùn)算。,若有：unsigned int a=73,b=21; 即： a=(73)10=(0000 0000 0100 1001)2 b=(21)10=(0000 0000 0001 0101)2。 0000 0000 0100 1001 a的二進(jìn)制值 0000 0000 0001 0101 b的二進(jìn)制值 0000 0000 0101 1100 ab 結(jié)果：a 對負(fù)數(shù)需要用

13、其補(bǔ)碼來計(jì)算 b|原碼=(21)10=(1000 0000 0001 0101) b|補(bǔ)碼=1111 1111 1110 1011 于是： 0000 0000 0100 1001 a的二進(jìn)制值 1111 1111 1110 1011 b的補(bǔ)碼 1111 1111 1010 0010 ab的補(bǔ)碼 結(jié)果：ab=(1000 0000 0101 1110)2=94。 注意：ab的補(bǔ)碼并不是最后的結(jié)果。,11.6 “按位異或”運(yùn)算符 ,小結(jié) (1) 任何二進(jìn)制值與0相“異或”時(shí)，其值保持不變，與1相“異或”時(shí)，其值取反。 (2) 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對指定位的二進(jìn)制值取反或?qū)χ付ㄎ坏亩M(jìn)制值保持不變。 思

14、考 (1) 怎樣通過異或運(yùn)算實(shí)現(xiàn)交換兩個(gè)變量的值？ (2) 編寫程序，將兩個(gè)無符號的整數(shù)x和y從低位數(shù)開始的奇數(shù)位上的值取反，偶數(shù)位上的值保持不變，改變后再交換兩變量的值。,參考【例11-6】的程序，了解按位異或運(yùn)算的規(guī)則和作用。,11.7 復(fù)合位運(yùn)算符,位運(yùn)算符和賦值運(yùn)算符一起可以組成復(fù)合位運(yùn)算賦值運(yùn)算符。,11.8 程序范例,思考1： 編寫程序，取一整型數(shù) a的二進(jìn)制從右端開始的 4 7 位。,提示：, 先使 a 右移 4 位。即： a(7 4 + 1 ) a4, 設(shè)置一個(gè)低4位全為1，其余全為0 的數(shù)b。即： ( 0 4 ), 將兩者進(jìn)行 scanf(“%ud”, ,思考2：編寫程序，循

15、環(huán)將a的右端 n 位放到a的左端n位中。,將a的右端 n 位移到最左端n位，保留。 b = a ( 16 n ), 將a右移n位，其左端高位補(bǔ)n個(gè)0，保留 c = a n ;, 將c與b進(jìn)行按位或運(yùn)算。 c = c | b,提示：,程序如下： #include main( ) unsigned a,b,c; int n; scanf(“a=%ud,n=%d”, ,11.8 程序范例,【例11-7】在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)都是通過IP地址進(jìn)行通信的，計(jì)算機(jī)中的每一個(gè)IP地址都用一個(gè)32位的unsigned long型變量保存，它分別記錄了這臺計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。請編寫程序，從一個(gè)正確的IP地址中分離出它的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。,分析：一個(gè)32位的IP地址可以分解成4個(gè)字節(jié)，每一個(gè)字節(jié)代表了IP地址的段，如202.103.96.68就代表了一個(gè)合法的IP地址。 若用ip表示某計(jì)算機(jī)的IP地