C语言程序设计 任正云 ch8新.PPT

第3章 计算机网络体系结构 C语言程序设计 主编 任正云 中国水利水电出版社 * 第8章 位运算 位运算是体现C语言具有低级语言功能的重要特点之一。 计算机中存储和运算都是以二进制方式进行的，而位运算正是提供了对二进制进行操作的手段，因此合理地使用位运算可使程序的执行效率得到提高。 8.1 位运算符 6个位运算符： 位运算符仅作用于非浮点类型。 按位与 左移 | 按位或 ∧ 按位异或 ～ 取反 右移 字位逻辑运算符 字位移运算符 8.1 位运算符 1．字位逻辑运算符 特点： 它只对相关的两个二进制位进行运算，不产生进位。 字位逻辑运算符的操作对象是0或1; 运算的结果也是0或1。 8.1 位运算符 （1）按位与运算符。 其功能为： 即只有在两个运算对象全1的时候，结果才为1，其余的情况下结果均为0。 按位与运算符是双目运算，其两个运算对象均是二进制位，结果也是二进制位。 00=0，01=0，10=0，11=1。 8.1 位运算符 （2）按位或运算符| 其功能是： 即两个运算对象中只要有一个为1，结果就为1。 按位或运算符|也是一个双目运算符，其运算的对象也为两个二进制位，结果也是二进制位。 0|0=0，0|1=1，1|0=1，1|1=1。 8.1 位运算符 （3）按位取反运算符～ 即对原来的位置值进行翻转。 （4）按位异或运算符∧。 即当两个运算对象的值相反的时候结果为1，相同的时候结果为0。 按位取反运算符是一个单目运算符，其功能是：～0=1，～1=0。 按位异或运算符∧是一个双目运算符，其功能是：0∧0=0，0∧1=1，1∧0=1，1∧1=0。 8.1 位运算符 【例8.1】设a=(9)10=(1001)2 ,b=(10)10=(1010)2,求ab、a|b及a∧b。 1010 1001 ab 1000 1101 | 1001 a|b 1011 1010 ∧ 1001 a∧b 0011 8.1 位运算符 注意： ①位运算和逻辑运算符的区别。 ②任何一个数和它自身的异或永远是0，而任何一个数和0的异或的结果是其自身。 和，|和||，虽然它们的真值表是相同的，但和|是对两个数按二进制位进行操作，其结果是一个数，而逻辑运算符和||是把两个数作为整体进行操作的，其结果是一个逻辑值。 8.1 位运算符 按位异或运算有个有趣的特性： 其中∧（a，b）=（a∧b），因此上式也就是 （a∧b）∧b======a∧(b∧b)=a∧0=a 结合律 对一个数据用另一个数据进行两次异或操作后，将恢复这个对象原来的值。 ∧（∧（a，b），b）=a 8.1 位运算符 例如，设a=1001，b=1010，则 （c） 0011 （b） 1010 ∧ （a） 1001 （a） 1001 （b） 1010 ∧ （c） 0011 前一个操作称为加密过程，将a和b进行异或运算，结果为c；后一个操作称为解密过程，即将加密后的c的值再用b进行异或运算，结果又恢复为a。 8.1 位运算符 利用这个特性，可以在不需要第三变量的情况下将两个变量进行交换，这时只需要进行三次异或操作即可： a=a0∧b0; （1） b=a∧b0; （2） a=a∧b0; （3） 8.1 位运算符 由（2）式推导： 由（3）式推导： a=a∧b======（a0∧b0）∧b======(a0∧b0)∧a0=====(a0∧a0) ∧b0=0∧b0=b0 （1）式 （4）式 结合 即b的终值为a的初值a0，a的终值为b的初值b0，a0和a，b0和b都用同一个内存单元，只是表示不同时间内的不同值而已。 （1）式 b=a∧b0======（a0∧b0）∧b0=a0∧(b0∧b0)=a0∧0=a0 （4） 8.1 位运算符 按位逻辑运算主要用在以下几个方面： 1）按位与运算用于选取一个数的某些二进制位。 掩码取所需要的位数，且全部置1 两种情况： 一是只取一个数的某几位，其他位都不要； 二是只保留一个数中某几位的原始值，其他位全是0。 （1）掩码和原来的数一样长，只在需要保留的位上置1，其余全置0。 （2）掩码确定之后，再与原数进行适当的按位与运算，即可得到所需的结果。 8.1 位运算符 在一个16位的系统，前8位和后8位全为1时表示的数的情况为： (111