C++第12章 位运算.pptVIP

数值在计算机中的表示 1.二进制位与字节 计算机系统的内存储器，是由许多称为字节的单元组成的； 1个字节由8个二进制位（bit）构成，每位的取值为0/1； 最右端的那1位称为“最低位”，编号为0； 最左端的那1位称为“最高位”； 从最低位到最高位顺序，依次编号。如图： 数值的反码表示分两种情况： （1）正数的反码：与原码相同。 例如，+9的反码 （2）负数的反码： 符号位为1，其余各位为该数绝对值的原码按位取反（1变0、0变1）。 例如，-9的反码：因为是负数，则符号位为“1”；其余7位为-9的绝对值+9的原码0001001按位取反为1110110，所以-9的反码 数值的补码表示也分两种情况： （1）正数的补码：与原码相同。 例如，+9的补码 （2）负数的补码： 符号位为1，其余位为该数绝对值的原码按位取反；然后整个数加1。 例如，-9的补码：因为是负数，则符号位为“1”；其余7位为-9的绝对值+9的原码0001001按位取反为1110110；再加1，所以-9的补码 在计算机系统中，数值一律用补码表示（存储）； 原因在于：使用补码，可以将符号位和其它位统一处理；同时，减法也可按加法来处理。 另外，两个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。 位运算及其运算符 1．按位与（） 格式：xy 规则：对应位均为1时才为1，否则为0：39=1。 例如，39=1： 0011 1001 ──── 0001 主要用途：取(或保留)1个数的某(些)位，其余各位置0。 格式：x^y 规则：对应位相同时为0，不同时为1：3^9=10。 主要用途：使1个数的某些位翻转(即原来为1的位变为0，为0的变为1)，其余各位不变。 x、y和“位数”等操作数，都只能是整型或字符型数据。除按位取反为单目运算符外，其余均为双目运算符。 参与运算时，操作数x和y，都必须首先转换成二进制形式，然后再执行相应的按位运算。 例如，52=20：0101 →010100； 20 2=5：10100 → 00101。 实现、|、^运算主要用途的方法： 1）构造1个整数：该数在要取（或保留）的位、或要置1的位、或要翻转的位上为1，其余均为0。 2）进行按位与、或按位或、或按位异或操作。 实现按位取反主要用途的方法： 1）求~0，间接地构造一个全1的数； 2）按需要进行左移或右移操作，构造出所需要的数。 例如，直接构造一个全1的数，在IBM-PC机中为0xffff（2字节），而在VAX-11/780上，却是0xffffffff（4字节）。如果用~0来构造，系统可以自动适应。 main() { int num, mask; printf(Input a integer number: ); scanf(%d,num); /*右移8位，将8～11位移到低4位上*/ num = 8; /*间接构造1个低4位为1、其余各位为0的整数*/ mask = ~ ( ~0 4); printf(result=0x%x\n, num mask); } [例12.2] 从键盘上输入1个正整数给int变量num，按二进制位输出该数。 程序运行情况： Input a integer number:1000 ←┘ 1000=0000,0011,1110,1000B 位段简介 有时，存储1个信息不必占用1个字节，只需二进制的1个（或多个）位就够用。如果仍然使用结构类型，则造成内存空间的浪费。为此，C语言引入了位段类型。 1. 位段的概念与定义 所谓位段类型，是一种特殊的结构类型，其所有成员均以二进制位为单位定义长度，并称成员为位段。 因为位段类型是一种结构类型，所以位段类型和位段变量的定义，以及对位段（即位段类型中的成员）的引用，均与结构类型和结构变量一样。 对位段赋值时，要注意取置范围。一般地说，长度为n的位段，其取值范围是：0～（2n-1）。 使用长度为0的无名位段，可使其后续位段从下1个字节开始存储。 例如CPU状态寄存器 struct status { unsigned sign: 1; /*符号标志*/ unsigned zero: 1; /*零标志*/