12位运算 12.1位运算符C语言提供了六种位运算符 按位与运算 12.1.2 按位或运算 12.1.3 按位异或运算 12.1.4求反运算 12.1.5 左移运算 12.1.6右移运算 12.2位域(位段) 12.3本章小结 6 12位运算 前面介绍的各种运算都是以字节作为最基本位进行的。但在很多系统程序中常要求在位 bit)一级进行运算或处理。℃语言提供了位运算的功能,这使得C语言也能像汇编语言一样 用来编写系统程序。 121位运算符C语言提供了六种位运算符: & 按位与 按位或 按位异或 取反 左移 右移 1211按位与运算 按位与运算符"&"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只 有对应的两个二进位均为1时,结果位才为1,否则为0。参与运算的数以补码方式出现。 例如:9&5可写算式如下 00001001 (9的二进制补码) 0000010 (5的二进制补码) 00000001 (1的二进制补码) 可见9&5=1。 按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把a的高八位清0,保留低八 位,可作a255运算(255的二进制数为000000110 【例12.1】 maino( int a=9. b=5.c c=a&b
12 位运算................................................................ 1 12.1 位运算符Ｃ语言提供了六种位运算符：................................ 1 12.1.1 按位与运算................................................ 1 12.1.2 按位或运算................................................ 2 12.1.3 按位异或运算.............................................. 2 12.1.4 求反运算.................................................. 2 12.1.5 左移运算.................................................. 3 12.1.6 右移运算.................................................. 3 12.2 位域（位段）...................................................... 4 12.3 本章小结.......................................................... 6 12 位运算 前面介绍的各种运算都是以字节作为最基本位进行的。但在很多系统程序中常要求在位 (bit)一级进行运算或处理。Ｃ语言提供了位运算的功能，这使得Ｃ语言也能像汇编语言一样 用来编写系统程序。 12.1 位运算符Ｃ语言提供了六种位运算符： & 按位与 | 按位或 ^ 按位异或 ~ 取反 > 右移 12.1.1 按位与运算 按位与运算符"&"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相与。只 有对应的两个二进位均为 1 时，结果位才为 1，否则为 0。参与运算的数以补码方式出现。 例如：9&5 可写算式如下： 00001001 (9 的二进制补码) &00000101 (5 的二进制补码) 00000001 (1 的二进制补码) 可见 9&5=1。 按位与运算通常用来对某些位清 0 或保留某些位。例如把 a 的高八位清 0 ，保留低八 位，可作 a&255 运算( 255 的二进制数为 0000000011111111)。 【例 12.1】 main(){ int a=9,b=5,c; c=a&b;
printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n", a, b, c) 121.2按位或运算 按位或运算符“|"是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要 对应的二个二进位有一个为1时,结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。 例如:95可写算式如下: 00001001 0000010 00001101 (十进制为13)可见9|5=13 【例12.2】 inoi int a=9. b=5 printf(a=d\nb=d\nc=%\n", a, b, c) 1213按位异或运算 按位异或运算符〃是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异 或,当两对应的二进位相异时,结果为1。参与运算数仍以补码出现,例如9^5可写成算式 00001001 00000101 00001100 (十进制为12) 【例12.3】 maine printf("a=%d\n", a) 1214求反运算 求反运算符~为单目运算符,具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位
printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c); } 12.1.2 按位或运算 按位或运算符“|”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相或。只要 对应的二个二进位有一个为 1 时，结果位就为 1。参与运算的两个数均以补码出现。 例如：9|5 可写算式如下： 00001001 |00000101 00001101 (十进制为 13)可见 9|5=13 【例 12.2】 main(){ int a=9,b=5,c; c=a|b; printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c); } 12.1.3 按位异或运算 按位异或运算符“^”是双目运算符。其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异 或，当两对应的二进位相异时，结果为 1。参与运算数仍以补码出现，例如 9^5 可写成算式 如下： 00001001 ^00000101 00001100 (十进制为 12) 【例 12.3】 main(){ int a=9; a=a^5; printf("a=%d\n",a); } 12.1.4 求反运算 求反运算符～为单目运算符，具有右结合性。其功能是对参与运算的数的各二进位按位
求反。 例如~9的运算为: (000000000)结果为:11110 1215左移运算 左移运算符“》〃是双目运算符。其功能是把ν>〉>〃左边的运算数的各二进位全部右移若干 位,">》“右边的数指定移动的位数 例如 设a=15, 表示把0000011移为0000001(十进制3)。 应该说明的是,对于有符号数,在右移时,符号位将随同移动。当为正数时,最高位补 0,而为负数时,符号位为1,最高位是补0或是补1取决于编译系统的规定。 Turbo C和很 多系统规定为补1 【例12.4】 0){ unsigned a, b: scan f("%d",&a); b=a>>5 b=b&15; printf(a=%d\tb=%d\n", a, b) 请再看一例! 【例12.5】 maino( ar a- p=(p<8)|b d=p&Oxff
求反。 例如～9 的运算为： ~(0000000000001001)结果为：1111111111110110 12.1.5 左移运算 左移运算符“>”是双目运算符。其功能是把“>> ”左边的运算数的各二进位全部右移若干 位，“>>”右边的数指定移动的位数。 例如： 设 a=15， a>>2 表示把 000001111 右移为 00000011(十进制 3)。 应该说明的是，对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。当为正数时，最高位补 0，而为负数时，符号位为 1，最高位是补 0 或是补 1 取决于编译系统的规定。Turbo C 和很 多系统规定为补 1。 【例 12.4】 main(){ unsigned a,b; printf("input a number: "); scanf("%d",&a); b=a>>5; b=b&15; printf("a=%d\tb=%d\n",a,b); } 请再看一例! 【例 12.5】 main(){ char a='a',b='b'; int p,c,d; p=a; p=(p<<8)|b; d=p&0xff;
c=(p&Oxff00)>>8; printf(a=%d\nb=%d \nc=%d \nd=%d\n", a, b, c, d) 122位域(位段 有些信息在存储时,并不需要占用一个完整的字节,而只需占几个或一个二进制位。例 如在存放一个开关量时,只有0和1两种状态,用一位二进位即可。为了节省存储空间,并 使处理简便,C语言又提供了一种数据结构,称为位域〃或“位段 所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域,并说明每个区域的位数 每个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字 节的二进制位域来表示。 1.位域的定义和位域变量的说明 位域定义与结构定义相仿,其形式为: struc t位域结构名 位域列表} 其中位域列表的形式为: 类型说明符位域名:位域长度 例如: struct bs int b: 2. 位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。可采用先定义后说明,同时定义说明或者 直接说明这三种方式 例如: struct bs int b: 2 说明data为bs变量,共占两个字节。其中位域a占8位,位域b占2位,位域c占6 位 对于位域的定义尚有以下几点说明: 1)一个位域必须存储在同一个字节中,不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存 放另一位域时,应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。 例如: struct b
c=(p&0xff00)>>8; printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\nd=%d\n",a,b,c,d); } 12.2 位域（位段） 有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。例 如在存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态，用一位二进位即可。为了节省存储空间，并 使处理简便，Ｃ语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。 所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。 每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字 节的二进制位域来表示。 1. 位域的定义和位域变量的说明 位域定义与结构定义相仿，其形式为： struct 位域结构名 { 位域列表 }; 其中位域列表的形式为： 类型说明符 位域名：位域长度 例如： struct bs { int a:8; int b:2; int c:6; }; 位域变量的说明与结构变量说明的方式相同。 可采用先定义后说明，同时定义说明或者 直接说明这三种方式。 例如： struct bs { int a:8; int b:2; int c:6; }data; 说明 data 为 bs 变量，共占两个字节。其中位域 a 占 8 位，位域 b 占 2 位，位域 c 占 6 位。 对于位域的定义尚有以下几点说明： 1) 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存 放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。 例如： struct bs {
ed a: 4 /*空域*/ unsigne /*从下一单元开始存放* unsigne 在这个位域定义中,a占第一字节的4位,后4位填0表示不使用,b从第二字节开 始,占用4位,c占用4位 2)由于位域不允许跨两个字节,因此位域的长度不能大于一个字节的长度,也就是说 不能超过8位二进位。 3)位域可以无位域名,这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的 例如: struct k int a: 1 int 2 /*该2位不能使用*/ 从以上分析可以看出,位域在本质上就是一种结构类型,不过其成员是按二进位分配的。 2.位域的使用 位域的使用和结构成员的使用相同,其一般形式为: 位域变量名·位域名 位域允许用各种格式输出 【例12.6】 struct bs b:3 unsign bit. a=l bit b=7 bit. c=15 printf( %d, %d, %d\n, bit. a, bit b, bit. c) pbit=&bit: pbit->a=0 printf("%d, %d, %d\n", pbit->a, pbit->b, pbit->c) 上例程序中定义了位域结构bs,三个位域为a,b,c。说明了bs类型的变量bit和指向
unsigned a:4 unsigned :0 /*空域*/ unsigned b:4 /*从下一单元开始存放*/ unsigned c:4 } 在这个位域定义中，a 占第一字节的 4 位，后 4 位填 0 表示不使用，b 从第二字节开 始，占用 4 位，c 占用 4 位。 2) 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说 不能超过 8 位二进位。 3) 位域可以无位域名，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。 例如： struct k { int a:1 int :2 /*该 2 位不能使用*/ int b:3 int c:2 }; 从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进位分配的。 2. 位域的使用 位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为： 位域变量名·位域名 位域允许用各种格式输出。 【例 12.6】 main(){ struct bs { unsigned a:1; unsigned b:3; unsigned c:4; } bit,*pbit; bit.a=1; bit.b=7; bit.c=15; printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c); pbit=&bit; pbit->a=0; pbit->b&=3; pbit->c|=1; printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c); } 上例程序中定义了位域结构 bs，三个位域为 a,b,c。说明了 bs 类型的变量 bit 和指向
bs类型的指针变量pbit。这表示位域也是可以使用指针的。程序的9、10、11三行分别给三 个位域赋值(应注意赋值不能超过该位域的允许范围)。程序第12行以整型量格式输出三个域 的内容。第13行把位域变量bit的地址送给指针变量pbit。第14行用指针方式给位域a重 新赋值,赋为0。第15行使用了复合的位运算符"&=",该行相当于: pbit->b=pbit->b& 位域b中原有值为7,与3作按位与运算的结果为3(1118011=011,十进制值为3)。同样,程 序第16行中使用了复合位运算符=",相当于 pbit->c=pbit->c| 其结果为15。程序第17行用指针方式输出了这三个域的值 123本章小结 1.位运算是C语言的一种特殊运算功能,它是以二进制位为单位进行运算的。位运算 符只有逻辑运算和移位运算两类。位运算符可以与赋值符一起组成复合赋值符。如 &=,|=,=,》>=,<=等。 2.利用位运算可以完成汇编语言的某些功能,如置位,位清零,移位等。还可进行数 据的压缩存储和并行运算 3.位域在本质上也是结构类型,不过它的成员按二进制位分配内存。其定义、说明及 使用的方式都与结构相同。 4.位域提供了一种手段,使得可在高级语言中实现数据的压缩,节省了存储空间,同 时也提高了程序的效率
bs 类型的指针变量 pbit。这表示位域也是可以使用指针的。程序的 9、10、11 三行分别给三 个位域赋值(应注意赋值不能超过该位域的允许范围)。程序第 12 行以整型量格式输出三个域 的内容。第 13 行把位域变量 bit 的地址送给指针变量 pbit。第 14 行用指针方式给位域 a 重 新赋值，赋为 0。第 15 行使用了复合的位运算符"&="，该行相当于： pbit->b=pbit->b&3 位域 b 中原有值为 7，与 3 作按位与运算的结果为 3(111&011=011,十进制值为 3)。同样，程 序第 16 行中使用了复合位运算符"|="，相当于： pbit->c=pbit->c|1 其结果为 15。程序第 17 行用指针方式输出了这三个域的值。 12.3 本章小结 1. 位运算是Ｃ语言的一种特殊运算功能， 它是以二进制位为单位进行运算的。位运算 符只有逻辑运算和移位运算两类。位运算符可以与赋值符一起组成复合赋值符。如 &=,|=,^=,>>=,<<=等。 2. 利用位运算可以完成汇编语言的某些功能，如置位，位清零，移位等。还可进行数 据的压缩存储和并行运算。 3. 位域在本质上也是结构类型，不过它的成员按二进制位分配内存。其定义、说明及 使用的方式都与结构相同。 4. 位域提供了一种手段，使得可在高级语言中实现数据的压缩，节省了存储空间，同 时也提高了程序的效率