12	位運(yùn)算	1
12.1	位運(yùn)算符Ｃ語(yǔ)言提供了六種位運(yùn)算符：	1
12.1.1	按位與運(yùn)算	1
12.1.2	按位或運(yùn)算	2
12.1.3	按位異或運(yùn)算	2
12.1.4	求反運(yùn)算	3
12.1.5	左移運(yùn)算	3
12.1.6	右移運(yùn)算	3
12.2	位域（位段）	4
12.3	本章小結(jié)	6
12	位運(yùn)算
前面介紹的各種運(yùn)算都是以字節(jié)作為最基本位進(jìn)行的。 但在很多系統(tǒng)程序中常要求在位(bit)一級(jí)進(jìn)行運(yùn)算或處理。Ｃ語(yǔ)言提供了位運(yùn)算的功能，這使得Ｃ語(yǔ)言也能像匯編語(yǔ)言一樣用來(lái)編寫系統(tǒng)程序。
12.1	位運(yùn)算符Ｃ語(yǔ)言提供了六種位運(yùn)算符：
    &          按位與
    |          按位或
    ^          按位異或
    ~          取反
    <<         左移
    >>         右移
12.1.1	按位與運(yùn)算
    按位與運(yùn)算符"&"是雙目運(yùn)算符。其功能是參與運(yùn)算的兩數(shù)各對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相與。只有對(duì)應(yīng)的兩個(gè)二進(jìn)位均為1時(shí)，結(jié)果位才為1，否則為0。參與運(yùn)算的數(shù)以補(bǔ)碼方式出現(xiàn)。
例如：9&5可寫算式如下：
      00001001        (9的二進(jìn)制補(bǔ)碼)
     &00000101        (5的二進(jìn)制補(bǔ)碼)
      00000001        (1的二進(jìn)制補(bǔ)碼)
可見9&5=1。
按位與運(yùn)算通常用來(lái)對(duì)某些位清0或保留某些位。例如把a(bǔ) 的高八位清 0 ，保留低八位，可作a&255運(yùn)算( 255 的二進(jìn)制數(shù)為0000000011111111)。
【例12.1】
main(){
    int a=9,b=5,c;
    c=a&b;
    printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);
}
 
12.1.2	按位或運(yùn)算
按位或運(yùn)算符“|”是雙目運(yùn)算符。其功能是參與運(yùn)算的兩數(shù)各對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相或。只要對(duì)應(yīng)的二個(gè)二進(jìn)位有一個(gè)為1時(shí)，結(jié)果位就為1。參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)均以補(bǔ)碼出現(xiàn)。
例如：9|5可寫算式如下：
    00001001
   |00000101
    00001101        (十進(jìn)制為13)可見9|5=13
【例12.2】
main(){
    int a=9,b=5,c;
    c=a|b;
    printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);
}
 
12.1.3	按位異或運(yùn)算
   按位異或運(yùn)算符“^”是雙目運(yùn)算符。其功能是參與運(yùn)算的兩數(shù)各對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相異或，當(dāng)兩對(duì)應(yīng)的二進(jìn)位相異時(shí)，結(jié)果為1。參與運(yùn)算數(shù)仍以補(bǔ)碼出現(xiàn)，例如9^5可寫成算式如下：
     00001001
    ^00000101  
     00001100       (十進(jìn)制為12)
【例12.3】
main(){
    int a=9;
    a=a^5;
    printf("a=%d\n",a);
}
 
12.1.4	求反運(yùn)算
求反運(yùn)算符～為單目運(yùn)算符，具有右結(jié)合性。其功能是對(duì)參與運(yùn)算的數(shù)的各二進(jìn)位按位求反。
例如～9的運(yùn)算為：
    ~(0000000000001001)結(jié)果為：1111111111110110
12.1.5	左移運(yùn)算
左移運(yùn)算符“<<”是雙目運(yùn)算符。其功能把“<< ”左邊的運(yùn)算數(shù)的各二進(jìn)位全部左移若干位，由“<<”右邊的數(shù)指定移動(dòng)的位數(shù)，高位丟棄，低位補(bǔ)0。
例如：
    a<<4
指把a(bǔ)的各二進(jìn)位向左移動(dòng)4位。如a=00000011(十進(jìn)制3)，左移4位后為00110000(十進(jìn)制48)。
12.1.6	右移運(yùn)算
   右移運(yùn)算符“>>”是雙目運(yùn)算符。其功能是把“>> ”左邊的運(yùn)算數(shù)的各二進(jìn)位全部右移若干位，“>>”右邊的數(shù)指定移動(dòng)的位數(shù)。
例如：
設(shè)  a=15，
a>>2
表示把000001111右移為00000011(十進(jìn)制3)。
應(yīng)該說明的是，對(duì)于有符號(hào)數(shù)，在右移時(shí)，符號(hào)位將隨同移動(dòng)。當(dāng)為正數(shù)時(shí)，最高位補(bǔ)0，而為負(fù)數(shù)時(shí)，符號(hào)位為1，最高位是補(bǔ)0或是補(bǔ)1 取決于編譯系統(tǒng)的規(guī)定。Turbo C和很多系統(tǒng)規(guī)定為補(bǔ)1。
【例12.4】
main(){
    unsigned a,b;
    printf("input a number:   ");
    scanf("%d",&a);
    b=a>>5;
    b=b&15;
    printf("a=%d\tb=%d\n",a,b);
}
 
請(qǐng)?jiān)倏匆焕?
【例12.5】
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\nb=%d\nc=%d\nd=%d\n",a,b,c,d);
}
 
12.2	位域（位段）
有些信息在存儲(chǔ)時(shí)，并不需要占用一個(gè)完整的字節(jié)，而只需占幾個(gè)或一個(gè)二進(jìn)制位。例如在存放一個(gè)開關(guān)量時(shí)，只有0和1兩種狀態(tài)，用一位二進(jìn)位即可。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，并使處理簡(jiǎn)便，Ｃ語(yǔ)言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為“位域”或“位段”。
所謂“位域”是把一個(gè)字節(jié)中的二進(jìn)位劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域，并說明每個(gè)區(qū)域的位數(shù)。每個(gè)域有一個(gè)域名，允許在程序中按域名進(jìn)行操作。這樣就可以把幾個(gè)不同的對(duì)象用一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制位域來(lái)表示。
1.	位域的定義和位域變量的說明
位域定義與結(jié)構(gòu)定義相仿，其形式為：
    struct 位域結(jié)構(gòu)名
       { 位域列表 };
其中位域列表的形式為：
    類型說明符 位域名：位域長(zhǎng)度  
例如：
    struct bs
     {
       int a:8;
       int b:2;
       int c:6;
     };
位域變量的說明與結(jié)構(gòu)變量說明的方式相同。 可采用先定義后說明，同時(shí)定義說明或者直接說明這三種方式。
例如：
    struct bs
     {
       int a:8;
       int b:2;
       int c:6;
     }data;
說明data為bs變量，共占兩個(gè)字節(jié)。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。
對(duì)于位域的定義尚有以下幾點(diǎn)說明：
1)	一個(gè)位域必須存儲(chǔ)在同一個(gè)字節(jié)中，不能跨兩個(gè)字節(jié)。如一個(gè)字節(jié)所剩空間不夠存放另一位域時(shí)，應(yīng)從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。
例如：
struct bs
     {
       unsigned a:4
       unsigned :0        /*空域*/
       unsigned b:4       /*從下一單元開始存放*/
       unsigned c:4
     }
    在這個(gè)位域定義中，a占第一字節(jié)的4位，后4位填0表示不使用，b從第二字節(jié)開始，占用4位，c占用4位。
2)	由于位域不允許跨兩個(gè)字節(jié)，因此位域的長(zhǎng)度不能大于一個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度，也就是說不能超過8位二進(jìn)位。
3)	位域可以無(wú)位域名，這時(shí)它只用來(lái)作填充或調(diào)整位置。無(wú)名的位域是不能使用的。例如：
    struct k
     {
      int a:1
      int  :2          /*該2位不能使用*/
      int b:3
      int c:2
     };
從以上分析可以看出，位域在本質(zhì)上就是一種結(jié)構(gòu)類型，不過其成員是按二進(jìn)位分配的。
2.	位域的使用
位域的使用和結(jié)構(gòu)成員的使用相同，其一般形式為：
  位域變量名?位域名
  位域允許用各種格式輸出。
【例12.6】
main(){
    struct bs
    {
      unsigned a:1;
      unsigned b:3;
      unsigned c:4;
    } bit,*pbit;
    bit.a=1;
    bit.b=7;
    bit.c=15;
    printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);
    pbit=&bit;
    pbit->a=0;
    pbit->b&=3;
    pbit->c|=1;
    printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);
}
 
上例程序中定義了位域結(jié)構(gòu)bs，三個(gè)位域?yàn)閍,b,c。說明了bs類型的變量bit和指向bs類型的指針變量pbit。這表示位域也是可以使用指針的。程序的9、10、11三行分別給三個(gè)位域賦值(應(yīng)注意賦值不能超過該位域的允許范圍)。程序第12行以整型量格式輸出三個(gè)域的內(nèi)容。第13行把位域變量bit的地址送給指針變量pbit。第14行用指針方式給位域a重新賦值，賦為0。第15行使用了復(fù)合的位運(yùn)算符"&="，該行相當(dāng)于：
    pbit->b=pbit->b&3
位域b中原有值為7，與3作按位與運(yùn)算的結(jié)果為3(111&011=011,十進(jìn)制值為3)。同樣，程序第16行中使用了復(fù)合位運(yùn)算符"|="，相當(dāng)于：
pbit->c=pbit->c|1
其結(jié)果為15。程序第17行用指針方式輸出了這三個(gè)域的值。
12.3	本章小結(jié)
1.	位運(yùn)算是Ｃ語(yǔ)言的一種特殊運(yùn)算功能， 它是以二進(jìn)制位為單位進(jìn)行運(yùn)算的。位運(yùn)算符只有邏輯運(yùn)算和移位運(yùn)算兩類。位運(yùn)算符可以與賦值符一起組成復(fù)合賦值符。如&=,|=,^=,>>=,<<=等。
2.	利用位運(yùn)算可以完成匯編語(yǔ)言的某些功能，如置位，位清零，移位等。還可進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)和并行運(yùn)算。
3.	位域在本質(zhì)上也是結(jié)構(gòu)類型，不過它的成員按二進(jìn)制位分配內(nèi)存。其定義、說明及使用的方式都與結(jié)構(gòu)相同。
4.	位域提供了一種手段，使得可在高級(jí)語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮，節(jié)省了存儲(chǔ)空間，同時(shí)也提高了程序的效率。