12.1 位运算-高二《新概念C语言能力教程》同步教学课件 （电工版2020）

第12章 位运算 第12章 位运算 2 有从0到7编号的八盏灯，怎样在程序中模拟控制它们的开关呢？ 可以定义一个无符号的字符型变量c，用其存储状态中的一位对应于一盏灯。当某位上的数为1时，表示对应的灯亮；为0时表示对应的灯灭。 如变量c的值为128（1000 0000），则只有7号灯亮，其余的灯灭；为192时（1100 0000），6号和7号灯亮，其余的灭。 通过调整变量c的值来模拟开关灯的操作？ 这样做虽然节约了存储空间，但怎样通过某位状态的变化来控制一盏灯的“开关”却是个问题。“如果0号灯亮就关掉它；否则，就打开它”，怎样通过调整变量c的值来完成这个操作呢？ 与0号灯状态对应的是变量c存储状态最低位上的数，根据要求，如果变量c存储状态最低位上的数是1，就将其变为0；否则，即最低位上数是0，就将其变为1。 12.1.1 按位与操作符& 按位与操作符&将参与运算的两个操作数以二进制位为单位进行“与”运算。与运算时，如果两个二进制位上的数均为1，则运算结果的此位为1；否则，运算结果的此位为0。 例如：char a = -2, b = 3，则a & b的值为2。 按位与操作符&的特点 由按位与操作符&的运算规则可知，0与1进行按位与操作，结果为0；1与1进行按位与操作，结果为1，因此，与1进行按位与操作时，操作数是几结果还是几。 与0进行按位与操作时，无论操作数是0还是1，结果总是0。 利用按位与操作符&可以在不影响其它位的情况下将整数的某位设置为0。 按位与操作符&的特点 设无符号字符型c的值为165（1010 0101），即现在是第0、2、5、7号灯亮，需熄灭7号灯时，只要让c与0x7f（0111 1111）进行按位与运算即可。c = c & 0x7f 按位或操作符｜ 按位或操作符｜将参与运算的两个操作数以二进制位为单位进行“或”运算。或运算时，如果两个二进制位上的数都为0，则运算结果的此位为0；否则，此位为1。 由运算规则可知，利用按位或操作符｜可以在不影响其它位的情况下将一个整数的某位设置为1。 设无符号字符型c的值为165，需打开1号灯时，只要让c与0x2进行按位或运算即可。c |= 0x2 12.1.3 异或操作符^ 异或操作符^也称xor操作符。异或操作符^将参与运算的两个操作数以二进制位为单位进行“异或”运算。 “异或”运算可理解为“判断是否不同（为异）”的运算。异或运算时，如果两个二进制位上的数相同，则运算结果的此位为0（表示否，不为异）；如果两个二进制位上的数不同，则运算结果的此位为1（表示是，为异）。 异或操作符^的特点 分析运算规则可知，某位与1进行异或运算时，结果与该位正好相反（翻转），即原来是1时结果为0，原来是0时结果为1；某位与0进行异或时，结果与该位相同。 设无符号字符型c的值为165，需要改变0号到3号灯的状态（即亮的灭，灭的亮）时，只要让c与0xf进行异或运算即可。c ^= 0xf 取反操作符~ 取反操作符~是一个单目操作符，用来对一个整数按二进制位取反。按位取反时，原来是1的结果为0，原来是0的结果为1。 设无符号字符型c的值为165，需要改变所有灯的状态时，只要进行取反运算即可，即c = ~c。 ~a等价于-1-a，故~a+1的值为-1-a+1，即-a。 12.1.5 左移操作符<< 左移操作符<<的常用形式为：a << n 其中，a和n均为整数，求值时a的二进制位全部左移n位，右端补n个0，舍弃左端移出的n位。显然n的取值范围通常为1至sizeof(a) * 8。 在位运算中，左移操作符常用于构造操作数。 无符号字符型变量c的值为165，需点亮第6号灯，可以用如下表达式c |= 1 << 6模拟，其中，1 << 6即0100 0000。 左移操作符<< 左移操作也可看作算术运算，a左移1位的值为a的2倍，左移2位的值为a的4倍，……。计算a<<1要比计算a*2快得多。 左移操作符的优先级低于算术操作符但高于关系操作符。单目操作符~的优先级较高。按位与、按位或和按位异或的优先级低于关系操作符，但高于逻辑操作符。 12.1.6 右移操作符>> 右移操作符与左移操作符类似，表达式a >> n求值时，会将a的二进制位全部右移n位，右端移出的n位被舍弃。根据左端移入数的不同，右移操作分为“逻辑右移”和“算术右移”两种。 逻辑右移时，无论a为何类型，左端均移入n个0； 算术右移时，如果a为非负数，则左端移入n个0；如果a为负数，则左端移入n个1。C语言编译器多采用算术右移。 例12-1 分析下面求整数绝对值的函数 如果x>=0，则y的值为0，(x ^ y) - y 的结果仍为x。 如果x<0，则y的值为-1， x与-1进行异或运算实际 上是对x进行取反操作， 再减y就是再加1，也