第章___位運(yùn)算

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1、本章的教學(xué)目標(biāo)掌握數(shù)值在計(jì)算機(jī)中表示用源碼、反碼、補(bǔ)碼；掌握如何求數(shù)值的源碼、反碼、補(bǔ)碼；掌握位運(yùn)算及其運(yùn)算符、位與、位或、異或、取反、左移、右移；熟悉位段的概念；第11章位運(yùn)算本章的教學(xué)重點(diǎn):位運(yùn)算符和位的邏輯運(yùn)算；位的復(fù)合運(yùn)算；位段的概念與運(yùn)用；本章的教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)位段的理解；重難點(diǎn)數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示1.位(bit)：是指二進(jìn)制中的位，它是計(jì)算機(jī)能處理的最小單位。2.字節(jié)(byte)：是計(jì)算機(jī)處理的基本單位。計(jì)算機(jī)的內(nèi)存是按字節(jié)進(jìn)行分配的。一個(gè)字節(jié)有八位二進(jìn)制數(shù)組成。所以我們?cè)贑語(yǔ)言中

2、數(shù)據(jù)類型都是以字節(jié)為基本單元。3.補(bǔ)碼：一個(gè)正數(shù)的補(bǔ)碼是其本身；一個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是其絕對(duì)值按位取反后加1。計(jì)算機(jī)是以補(bǔ)碼的形式存放數(shù)的。例如：-7的補(bǔ)碼是11111001位的運(yùn)算符一、位運(yùn)算的概念位運(yùn)算：以二進(jìn)制位為單位的運(yùn)算。二、位運(yùn)算符“位運(yùn)算”僅限于整數(shù)（整型數(shù)和字符型）。位邏輯運(yùn)算符（~、&、^、

3、）位移位運(yùn)算符（<<、>>）位復(fù)合賦值運(yùn)算符(&=、

4、=、^=、<<=、>>=）位邏輯運(yùn)算符~(按位求反)、&(按位與)、^(按位異或)、

5、(按位或)運(yùn)算規(guī)則：~1=0~0=10&0=00&1

6、=01&0=01&1=10^0=00^1=11^0=11^1=00

7、0=00

8、1=11

9、0=11

10、1=1例如：main(){unsignedchara,b;a=0x9d;b=0xa5;printf(“~a:%x”,~a);printf(“a&b:%x”,a&b);printf(“a

11、b:%x”,a

12、b);printf(“a^b:%x”,a^b);}輸出結(jié)果：~a:a&b:a

13、b:a^b:6285bd38位運(yùn)算及其運(yùn)算符1、按位與──&(1)格式：x&y(2)規(guī)則：對(duì)應(yīng)位均為1時(shí)才為

14、1，否則為0：3&9=1。例如，3&9=1：0011&1001────0001=1(3)主要用途：取(或保留)1個(gè)數(shù)的某(些)位，其余各位置0。2、按位或──

15、(1)格式：x

16、y(2)規(guī)則：對(duì)應(yīng)位均為0時(shí)才為0，否則為1：3

17、9=11。例如，3

18、9=11：0011

19、1001────1011=11(3)主要用途：將1個(gè)數(shù)的某(些)位置1，其余各位不變。位運(yùn)算及其運(yùn)算符3、按位異或──^(1)格式：x^y(2)規(guī)則：對(duì)應(yīng)位相同時(shí)為0，不同時(shí)為1：3^9=10。(3)主要用途：使1個(gè)數(shù)的某(些)位翻轉(zhuǎn)

20、(即原來(lái)為1的位變?yōu)?，為0的變?yōu)?)，其余各位不變。4、按位取反──~(1)格式：~x(2)規(guī)則：各位翻轉(zhuǎn)，即原來(lái)為1的位變成0，原來(lái)為0的位變成1：在IBM-PC機(jī)中，~0＝0xffff，~9=0xfff6。(3)主要用途：間接地構(gòu)造一個(gè)數(shù)，以增強(qiáng)程序的可移植性。5、按位左移──<<(1)格式：x<<位數(shù)(2)規(guī)則：使操作數(shù)的各位左移，低位補(bǔ)0，高位溢出：5<<2=20位運(yùn)算及其運(yùn)算符6、按位右移──>>(1)格式：x>>位數(shù)(2)規(guī)則：使操作數(shù)的各位右移，移出的低位舍棄；高位：1)對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)

21、和有符號(hào)中的正數(shù)，補(bǔ)0；2)有符號(hào)數(shù)中的負(fù)數(shù)，取決于所使用的系統(tǒng)：補(bǔ)0的稱為“邏輯右移”，補(bǔ)1的稱為“算術(shù)右移”。例如，20>>2=5。說(shuō)明：（1）x、y和“位數(shù)”等操作數(shù)，都只能是整型或字符型數(shù)據(jù)。除按位取反為單目運(yùn)算符外，其余均為雙目運(yùn)算符。（2）參與運(yùn)算時(shí)，操作數(shù)x和y，都必須首先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式，然后再執(zhí)行相應(yīng)的按位運(yùn)算。例如，5<<2=20：0101→10100，20>>2=5：10100→00101。例如：unsigneda=3;a<<2的十進(jìn)制值是：a>>1的十進(jìn)制值是：121說(shuō)明1

22、、復(fù)合賦值運(yùn)算符除按位取反運(yùn)算外，其余5個(gè)位運(yùn)算符均可與賦值運(yùn)算符一起，構(gòu)成復(fù)合賦值運(yùn)算符：&=、

23、+、^=、<<=、>>=例如：a&=b相當(dāng)于a=a&ba<<2相當(dāng)于a=a<<2（1）位運(yùn)算符中按位取反運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)最高，它比算術(shù)運(yùn)算符，關(guān)系運(yùn)算符，邏輯運(yùn)算符和其他位運(yùn)算符都高。（2）位運(yùn)算符與賦值運(yùn)算符相結(jié)合可以組成復(fù)合的賦值運(yùn)算符。例如：&=<<=>>=^=（3）如果兩個(gè)類型長(zhǎng)度不同的數(shù)進(jìn)行位運(yùn)算，則需要進(jìn)行補(bǔ)位。如a&b,b為int型，a為long型。系統(tǒng)將二者右端對(duì)齊并對(duì)較短的數(shù)b進(jìn)行左

24、補(bǔ)位，如果b為正數(shù)，則左側(cè)16位補(bǔ)滿0，如b為負(fù)數(shù)，左端應(yīng)補(bǔ)滿1；如果b為無(wú)符號(hào)整型數(shù)，則左側(cè)補(bǔ)滿0?？偨Y(jié)位運(yùn)算符：【提出問(wèn)題】設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)，給出一個(gè)數(shù)的原碼，得到該數(shù)的補(bǔ)碼。分析：根據(jù)補(bǔ)碼的定義，一個(gè)正數(shù)的補(bǔ)碼等于該數(shù)的原碼，一個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于該數(shù)的反碼加1。假設(shè)a為16位整數(shù)，則步驟為：(1)判別給定整數(shù)是正數(shù)還是負(fù)數(shù)。方法是：z=a&0x8000;若z等于0，則a為正數(shù)；若為非0，則a為負(fù)數(shù)。(2)如果z非0，有z=~a+1+0x80000；否則z=a。(3)返回z。程序如下