第11章位运算.ppt

第十一章第十一章l l 主要内容11.1 11.1 位运算符和位运算位运算符和位运算11.2 11.2 位运算举例位运算举例 概念 位位运运算算是是指指按按二二进进制制位位进进行行的的运运算算。因因为为在在系系统统软软件件中中，常常要要处处理理二二进进制制位位的的问问题题，这这使使得得语语言言也也能能像像汇编语言一样用来编写系统程序。汇编语言一样用来编写系统程序。4 11.1 11.1 位运算符和位运算位运算符和位运算运算符运算符 含义含义 运算符运算符 含义含义 按位与按位与 取反取反|按位或按位或 右移右移(1)(1)位运算符中除位运算符中除以外，均为以外，均为二目运算符二目运算符，即要求，即要求两侧各有一个运算量。两侧各有一个运算量。(2)(2)运算量只能是运算量只能是整型或字符型整型或字符型的数据，不能为实型的数据，不能为实型数据。数据。语言提供的位运算符有：语言提供的位运算符有：说明：说明：5 11.1.1“11.1.1“按位与按位与”运算符（）运算符（）按位与按位与是指：是指：参加运算的两个数据，按二进制位参加运算的两个数据，按二进制位进行进行“与与”运算。如果两个相应的二进制位都为运算。如果两个相应的二进制位都为，则该位的结果值为，则该位的结果值为；否则为；否则为。即：。即：0 00 0，0 01 1，1 10 0，1 11 1例：例：并不等于，应该是按位与运算：并不等于，应该是按位与运算：注意注意：如果参加如果参加&运算的是运算的是负数（如负数（如-3&-5-3&-5），则要以），则要以补码形式表示为二进制数，补码形式表示为二进制数，然后再按位进行然后再按位进行“与与”运运算。算。0000001100000011(3)(3)&0000010100000101(5)(5)0000000100000001(1)(1)3&5的值得的值得6按位与的用途：按位与的用途：若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：原来原来的数中为的位，新数中相应位为。的数中为的位，新数中相应位为。然后使二者进行然后使二者进行运算，即可达到清零目的。运算，即可达到清零目的。(1)(1)清零。清零。例例:原有数为原有数为 00001 10 01 10 01111，另找，另找一个数一个数,设它为设它为1 100001 10 01 10000,这样在原数为这样在原数为的位置上，该数的位置上，该数的相应位值均为的相应位值均为。将这两个。将这两个数进行数进行运算：运算：0010101100101011&10010100&10010100 0000000000000000 7(2)(2)取一个数中某些指定位。取一个数中某些指定位。如有一个整数（个字节），想要取其中的低如有一个整数（个字节），想要取其中的低字节，只需将与字节，只需将与8 8个个1 1按位与即可。按位与即可。0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0a如果想取高字节，取 b=1111111100000000即可0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1b0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0c8 (3)(3)保留一位的方法：与一个数进行保留一位的方法：与一个数进行运算，此运算，此数在该位取数在该位取。即：即：a=84,b=59a=84,b=59 c=a&b=16 c=a&b=16例：例：有一数有一数，想把其中左面第，想把其中左面第、位保留下来，运算如下：、位保留下来，运算如下：01010100101 10000(84)(84)&0011101100111011(59)(59)00000100100 00000(16)(16)9 11.1.2 “11.1.2 “按位或按位或”运算符运算符（|）两个相应的二进制位中两个相应的二进制位中只要有一个为只要有一个为，该位，该位的结果值为的结果值为。即即 0|00|00 0，0|10|11 1，1|01|01 1，1|11|11 1例：例：060060|017017,将八进制数将八进制数6060与八进制数与八进制数1717进行进行按位或按位或运算。运算。0011000000110000|0000111100001111 0011111100111111 10应用应用：按位或运算常用来对一个数据的按位或运算常用来对一个数据的某些位定某些位定值为值为。例如：如果想使一个数的低位改为。例如：如果想使一个数的低位改为，只需将，只需将与与017017进行进行按位或按位或运算即可。运算即可。例：例：是一个整数是一个整数(16(16位位)，有表达式：有表达式：a|0377 a|0377 则低位全置为，高位保留原样。则低位全置为，高位保留原样。1111.1.3 “11.1.3 “异或异或”运算符（运算符（）异或运算符异或运算符也称也称XORXOR运算符。它的规则是：运算符。它的规则是：若参加运算的两个二进制位若参加运算的两个二进制位同号同号,则结果为（假）则结果为（假）异号异号,则结果为（真）则结果为（真）即即:00=0:00=0，01=101=1，10=110=1，11=011=0即即:071052=023:071052=023（八进制数）（八进制数）0011100100111001 00101010 00101010 0001001100010011 例：例：12（）使特定位翻转（）使特定位翻转设有设有0111011110101010，想使其低位翻转，即变为，想使其低位翻转，即变为，变为。可以将它与变为。可以将它与0000111100001111进行进行运算，即：运算，即：运算符应用：运算符应用：0111011110101010 0000111100001111 0111011101010101 运算结果的低位正好运算结果的低位正好是原数低位的翻转。可是原数低位的翻转。可见，要使哪几位翻转就将见，要使哪几位翻转就将与其进行与其进行运算的该几位运算的该几位置为即可。置为即可。13因为原数中的与进行因为原数中的与进行运算得，运算得，得，故保留原数得，故保留原数。例如：例如：01201200=01200=012（）（）与与相相，保留原值，保留原值 0000101000001010 00000000 00000000 000000001010101014（）交换两个值，不用临时变量（）交换两个值，不用临时变量例如：例如：=，=。想将和的值互换，可以用以下赋值语句实现：想将和的值互换，可以用以下赋值语句实现：ab;ab;ba;ba;ab;ab;（）（abab的结果，的结果，a a已变成）已变成）（）（baba的结果，的结果，b b已变成已变成）（）（abab的结果，的结果，a a已变成已变成）15 执行前两个赋值语句：执行前两个赋值语句：“；”和和 “；”相当于相当于b=b(ab)b=b(ab)。再再执执行行第第三三个个赋赋值值语语句句：。由由于于a a的的值值等等于于（），b b的的值值等等于于（），因因此此，相相当当于于a=a=，即即a a的的值值等等于于，等于。，等于。得到原来的值。得到原来的值。即等效于以下两步：即等效于以下两步：16 11.1.4“11.1.4“取反取反”运算符（）运算符（）是是一一个个单单目目运运算算符符，用用来来对对一一个个二二进进制制数数按按位取反，即将变，将变。位取反，即将变，将变。例例如如，025025是是对对八八进进制制数数2525（即即二二进进制制数数0001010100010101）按位求反。）按位求反。00000000000000000000001010110101（）（）11111111111111111111110101001010 (八进制数八进制数177752)177752)17 11.1.5 11.1.5 左移运算符（左移运算符（）左移运算符是用来将一个数的各二进制位左移运算符是用来将一个数的各二进制位全部全部左移若干位左移若干位。例如：例如：a=2a=)()右移运算符是右移运算符是a2a2表示将表示将a a的各二进制位右移的各二进制位右移2 2位，移到右端的低位被舍弃位，移到右端的低位被舍弃,对对无符号数无符号数,高位补高位补0 0例如：例如：a=017a=017:a a的值用二进制形式表示为的值用二进制形式表示为0000111100001111，舍弃舍弃低低2 2位位1111：a2=00000011a2=00000011右移一位右移一位相当于相当于除以除以2 2 右移右移n n位位相当于相当于除以除以2 2n n。20在右移时在右移时,需要注意符号位问题：需要注意符号位问题：无符号数无符号数:右移时右移时左边高位移入左边高位移入0 0；有符号数：有符号数：符号位为符号位为0 0(即正数即正数),),则左边也是移入则左边也是移入0 0。符号位为符号位为1 1(即负数即负数),),则左边移入则左边移入0 0还是还是1,1,要取决要取决于所用的计算机系统。于所用的计算机系统。Turbo CTurbo C系统系统移入移入1 1，也称为也称为“算术右移算术右移”。21例：例：a a的值是八进制数的值是八进制数113755113755：a a:1001011111101101:1001011111101101（用二进制形式表示）用二进制形式表示）a1a1:1 1100101111110110 (100101111110110 (算术右移时算术右移时)Turbo CTurbo C和其他一些和其他一些C C编译采用的是编译采用的是算术右移算术右移,即对即对有符号数右移时有符号数右移时,如果符号位原来为如果符号位原来为1 1，左面，左面移入高位的是移入高位的是1 1。2211.1.7 11.1.7 位运算赋值运算符位运算赋值运算符 位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。例如例如:&=,|=,=,=,=,=例：例：a&=b 相当于相当于 a=a&b a =2 相当于相当于 a=a 4 目的目的:使要取出的那几位移到最右端使要取出的那几位移到最右端 未右移时的情况未右移时的情况 右移右移4 4位后的情况位后的情况 25 设置一个低设置一个低4 4位全为位全为1,1,其余全为其余全为0 0的数。的数。(0 4)&(0 4)#include void main()unsigned a,b,c,d;scanf(“%o”,&a);b=a4;c=(04);d=b&c;printf(“%o,%dn%o,%dn”,a,a,d,d);运行情况如下：运行情况如下：331 331 331331，217 217（的值）（的值）1515，1313 （的值）（的值）输入的值为八进制数输入的值为八进制数331331，其二进制形式为其二进制形式为1101110110011001 经运算最后得到的经运算最后得到的d d为为0000000011011101 即八进制数即八进制数1515，十进制数，十进制数1313。26例例11.2 11.2 循循环环移位。移位。要求将进行右循环移位要求将进行右循环移位 将右循环移位，将右循环移位，即将中原来左面即将中原来左面（16-n16-n）位右移位，）位右移位，原来右端位移到最原来右端位移到最左面位。左面位。27 将将的右端位先放到的右端位先放到中的高位中，实现语中的高位中，实现语句：句：=(16-n(16-n）；）；将将右移位，其左面高位位补，右移位，其左面高位位补，实现语句：实现语句：=；将将与与进行按位或运算，即进行按位或运算，即|；步骤：步骤：28程序如下：程序如下：#include void main()unsigned a,b,c;int n;scanf(“a=%o,n=%d”,&a,&n);b=an;c=c|b;printf(“%on%o”,a,c);运行情况如下：运行情况如下：，3 运行开始时输入八进制数运行开始时输入八进制数157653157653，即二进制数即二进制数11011111101011101111110101011011循环右移位后得二进制数循环右移位后得二进制数01101111011111101011101111110101即八进制数即八进制数7576575765