C語言中各位運算的作用(與 或 異或等)

2021-06-16 22:58:23 字數 4466 閱讀 6281

1. 按位與運算 按位與運算子"&"是雙目運算子。其功能是參與運算的兩數各對應的二進位相與。只有對應的兩個二進位均為1時,結果位才為1 ,否則為0。參與運算的數以補碼方式出現。

例如:9&5可寫算式如下: 00001001 (9的二進位制補碼)&00000101 (5的二進位制補碼) 00000001 (1的二進位制補碼)可見9&5=1。

按位與運算通常用來對某些位清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 運算 ( 255 的二進位制數為0000000011111111)。

應用:a. 清零特定位 (mask中特定位置0,其它位為1,s=s&mask)

b. 取某數中指定位 (mask中特定位置1,其它位為0,s=s&mask)

2. 按位或運算 按位或運算子「|」是雙目運算子。其功能是參與運算的兩數各對應的二進位相或。只要對應的二個二進位有乙個為1時,結果位就為1。參與運算的兩個數均以補碼出現。

例如:9|5可寫算式如下:

00001001|00000101

00001101 (十進位制為13)可見9|5=13

應用:常用來將源運算元某些位置1,其它位不變。 (mask中特定位置1,其它位為0 s=s|mask)

3. 按位異或運算 按位異或運算子「^」是雙目運算子。其功能是參與運算的兩數各對應的二進位相異或,當兩對應的二進位相異時,結果為1。參與運算數仍以補碼出現,例如9^5可寫成算式如下:

00001001^00000101 00001100 (十進位制為12)

應用:a. 使特定位的值取反 (mask中特定位置1,其它位為0 s=s^mask)

b. 不引入第三變數,交換兩個變數的值 (設 a=a1,b=b1)

目 標 操 作 操作後狀態

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. 求反運算

求反運算子~為單目運算子,具有右結合性。 其功能是對參與運算的數的各二進位按位求反。例如~9的運算為: ~(0000000000001001)結果為:1111111111110110

5. 左移運算

左移運算子「<<」是雙目運算子。其功能把「<< 」左邊的運算數的各二進位全部左移若干位,由「<<」右邊的數指定移動的位數, 高位丟棄,低位補0。 其值相當於乘2。例如: a<<4 指把a的各二進位向左移動4位。如a=00000011(十進位制3),左移4位後為00110000(十進位制48)。

6. 右移運算

右移運算子「>>」是雙目運算子。其功能是把「>> 」左邊的運算數的各二進位全部右移若干位,「>>」右邊的數指定移動的位數。其值相當於除2。

例如:設 a=15,a>>2 表示把000001111右移為00000011(十進位制3)。對於左邊移出的空位,如果是正數則空位補0,若為負數,可能補0或補1,這取決於所用的計算機系統。移入0的叫邏輯右移,移入1的叫算術右移,turbo c採用邏輯右移。

main()

再看一例:

main()

浮點數的儲存格式:

浮點數的儲存格式是符號+階碼(定點整數)+尾數(定點小數)

seeeeeeeemmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm

即1位符號位(0為正,1為負),8位指數字,23位尾數字

浮點數儲存前先轉化成2的k次方形式,即:

f = a1*2^k + a2*2^(k-1) + ... + ak +... +an*2^(-m) (ai = , a1 = 1)

如5.5=2^2 + 2^0 + 2^(-1)

其中的k就是指數,加127後組成8位指數字

5.5的指數字就是2+127 = 129 = 10000001

a2a3.....an就是尾數字,不足23位後補0

所以5.5 = 01000000101000000000000000000000 = 40a00000

所以,對浮點數*2、/2只要對8位符號位+、- 即可,但不是左移、右移

關於unsigned int 和 int 的在位運算上的不同,下面有個cu上的例子描述的很清楚:

[問題]:這個函式有什麼問題嗎?

/*** 本函式將兩個16位元位的值鏈結成為乙個32位元位的值。

* 引數:shighbits 高16位

* slowbits 低16位

* 返回:32位值

**/long catenatebits16(short shighbits, short slowbits)

/[問題的發現]:

我們先看如下測試**:

/  int main()

/執行結果為:

[shighbits1 + slowbits1]

lresult = 7fff7bcd

lresult = 8f127bcd

lresult = ff127bcd

嗯,執行很正確嘛……於是我們就放心的在自己的程式中使用起這個函式來了。

可是忽然有一天,我們的乙個程式無論如何結果都不對!經過n個小時的檢查和除錯,最後終於追蹤到……catenatebits16() !?它的返回值居然是錯的!!

「鬱悶!」你說,「這個函式怎麼會有問題呢!?」

可是,更鬱悶的還在後頭呢,因為你把程式中的輸入量作為引數,在乙個簡單的main()裡面單步除錯:

/  int main()

/發現結果竟然是:

[shighbits1 + slowbits1]

lresult = 7fff7bcd

lresult = 8f127bcd

lresult = 8f127bcd

[shighbits1 + slowbits2]

lresult = ffff8bcd //oops!

lresult = ffff8bcd //oops!

lresult = ffff8bcd //oops!

前一次還好好的,後一次就ffff了?x檔案?

[x檔案的真相]:

注意那兩個我們用來當作低16位值的slowbits1和slowbits2。

已知:使用 slowbits1 = 0x7bcd 時,函式返回正確的值;

使用 slowbits2 = 0x8bcd 時,函式中發生x檔案。

那麼,slowbits1與slowbits2有什麼區別?

注意了,slowbits1和slowbits2都是short型(而不是unsigned short),所以在這裡,slowbits1代表乙個正數值,而slowbits2卻代表了乙個負數值(因為8即是二進位制1000,slowbits2最高位是1)。

再看catenatebits16()函式:

/  long catenatebits16(short shighbits, short slowbits)

/如果我們在函式中用

printf("slowbits = %04x ", slowbits);

列印傳入的slowbits值,會發現

slowbits = 0x7bcd 時,列印結果為

slowbits = 7bcd

而slowbits = 0x8bcd時,列印結果為

slowbits = ffff8bcd

是的,即使用%04x也列印出8位十六進製制。

因此,我們看出來了:

當slowbits = 0x8bcd時,函式中 "lresult |= (long)slowbits;" 這一句執行,會先將slowbits轉換為

0xffff8bcd

再與lresult做或運算。由於現在lresult的值為 0***xx0000 (其中***x是任何值),所以顯然,無論shighbits是什麼值,最後結果都會是

0xffff8bcd

而當slowbits = 0x7bcd時,函式中 "lresult |= (long)slowbits;" 這一句執行,會先將slowbits轉換為

0x00007bcd

再與lresult做或運算。這樣做或運算出來的結果當然就是對的。

也就是說,catenatebits16()在slowbits的最高位為0的時候表現正常,而在最高位為1的時候出現偏差。

[教訓:在某些情況下作位運算和位處理的時候,考慮使用無符號數值——因為這個時候往往不需要處理符號。即使你需要的有符號的數值,那麼也應該考慮自行在呼叫catenatebits16()前後做轉換——畢竟在位處理中,有符號數值相當詭異!]

下面這個catenatebits16()版本應該會好一些:

/  unsigned long catenatebits16(unsigned short shighbits, unsigned short slowbits)

/注意其中的 "lresult |= (long)slowbits & 0x0000ffff;"。事實上,現在即使我們把catenatebits16()函式的引數(特別是slowbits)宣告為short,結果也會是對的。

7.adc_contr&=!adc_flag
adc_flag取反,然後跟adc_contr與,結果給adc_contr

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