c语言中的位运算〔转〕

 

c语言中的位运算

2007-10-20 14:02

在计算机程序中，数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的，或者做数据变换使用，但是，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。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。 　　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 　　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)。 　　应用： 　　a. 清零特定位 (mask中特定位置0，其它位为1，s=s&mask) 　　b. 取某数中指定位 (mask中特定位置1，其它位为0，s=s&mask) 　　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 　　应用： 　　常用来将源操作数某些位置1，其它位不变。 (mask中特定位置1，其它位为0 s=s|mask) 　　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) 　　应用： 　　a. 使特定位的值取反 (mask中特定位置1，其它位为0 s=s^mask) 　　b. 不引入第三变量，交换两个变量的值 (设 a=a1,b=b1) 　　目 标 操 作 操作后状态 　　a=a1^b1 a=a^b a=a1^b1,b=b1 　　b=a1^b1^b1 b=a^b a=a1^b1,b=a1 　　a=b1^a1^a1 a=a^b a=b1,b=a1 　　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： ~(0000000000001001)结果为：1111111111110110 　　5. 左移运算 左移运算符“<<”是双目运算符。其功能把“<< ”左边的运算数的各二进位全部左移若干位，由“<<”右边的数指定移动的位数， 高位丢弃，低位补0。 其值相当于乘2。例如： a<<4 指把a的各二进位向左移动4位。如a=00000011(十进制3)，左移4位后为00110000(十进制48)。 　　6. 右移运算 右移运算符“>>”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。其值相当于除2。 　　例如：设 a=15，a>>2 　　表示把000001111右移为00000011(十进制3)。对于左边移出的空位，如果是正数则空位补0，若为负数，可能补0或补1，这取决于所用的计算机系统。移入0的叫逻辑右移，移入1的叫算术右移，Turbo C采用逻辑右移。 　　main(){ 　　unsigned a,b; 　　printf("input a number: "); 　　scanf("%d",&a); 　　b=a>>5; 　　b=b&15; 　　printf("a=%d b=%d ",a,b); 　　} 　　再看一例: 　　main(){ 　　char a='a',b='b'; 　　int p,c,d; 　　p=a; 　　p=(p<<8)|b; 　　d=p&0xff; 　　c=(p&0xff00)>>8; 　　printf("a=%d b=%d c=%d d=%d ",a,b,c,d); 　　} 　　浮点数的存储格式： 　　浮点数的存储格式是符号+阶码(定点整数)+尾数(定点小数) 　　SEEEEEEEEMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM 　　即1位符号位(0为正，1为负），8位指数位，23位尾数位 　　浮点数存储前先转化成2的k次方形式，即： 　　f = A1*2^k + A2*2^(k-1) + ... + Ak +... +An*2^(-m) (Ai = {0, 1}, A1 = 1) 　　如5.5=2^2 + 2^0 + 2^(-1) 　　其中的k就是指数，加127后组成8位指数位 　　5.5的指数位就是2+127 = 129 = 10000001 　　A2A3.....An就是尾数位，不足23位后补0 　　所以5.5 = 01000000101000000000000000000000 = 40A00000 　　所以，对浮点数*2、/2只要对8位符号位+、- 即可，但不是左移、右移 　　关于unsigned int 和 int 的在位运算上的不同，下面有个CU上的例子描述的很清楚： 　　[问题]：这个函数有什么问题吗？ 　　///////////////////////////////////////////////// 　　/** 　　* 本函数将两个16比特位的值连结成为一个32比特位的值。 　　* 参数：sHighBits 高16位 　　* sLowBits 低16位 　　* 返回：32位值 　　**/ 　　long CatenateBits16(short sHighBits, short sLowBits) 　　{ 　　long lResult = 0; /* 32位值的临时变量*/ 　　/* 将第一个16位值放入32位值的高16位 */ 　　lResult = sHighBits; 　　lResult <<= 16; 　　/* 清除32位值的低16位 */ 　　lResult &= 0xFFFF0000; 　　/* 将第二个16位值放入32位值的低16位 */ 　　lResult |= (long)sLowBits; 　　return lResult; 　　}