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C++第12章位运算1.位运算符及其应用2.位段及其应用12.1位运算符和位运算表达式C语言中提供了如下6种的位运算符：&按位与|按位或^按位异或左移右移~按位取反提示：只允许对整型、字符型数据进行位运算，而实型数据不能进行位运算。1.位运算规则:2.例12.1若a=（15）10=(00001111)2，b=(80)10=(01010000)103.则:a&b=00000000,a|b=01011111,4.a^b=01011111,~a=11110000ABA&BA|BA^B~a0000010101111001101111001.位运算的应用：2.1）按位与运算经常用于将某些二进制位屏蔽掉。3.例12.2编写函数：使一个整数k中的低4位置0。分析：用“与”运算实现：将k的低4位与0相与，其他位与1相与，即将k与十六进制的1110相与。程序如下：unsignedint_set(unsignedintk){k=k&0x1110;return(k);}结论：任何二进制位与0相与能实现置0，与1相与该位保持不变。2）按位或运算经常用与将某些二进制位置1。例12.4:将一个字节的高4位置为1010并输出结果。分析：直接用位运算符，可以很方便的置1、清0、翻转等，但无法直接实现置给定的值。可以用两步实现：首先将高4位清0，然后与10100000相或。程序如下：/*设a为待处理的数据，转换成二进制为00001000，b用来保存将a的高4位清0后的结果*/main(){unsignedchara,b,c;a=8;b=a&0x0f;c=b|0xa0;/*c用于保存最终结果*/printf(＂%x＂,c);}运行结果：101010003）按位异或运算经常用与将某些位翻转。例12.5编程实现,将一整数n的高8位翻转，低8位不变分析：用“异或”运算实现，即高8位与1相异或，低8位与0相异或，也就是k与十六进制的ff00相异或。程序如下：main(){intn=129;printf(＂\nbeforereset,n=%x＂,n);n=n∧0xff00;printf(＂\nafterreset,n=%x＂,n);}运行结果：beforereset,n=0000000010000001afterreset,n=1111111110000001结论：任何二进制位与0异或，保持不变；与1异或，对应位翻转。4)左移、右移运算实现将一个数的各个二进制位向左、向右移若干位。左移：将一个数的各个二进制位左移若干位，高位左移后舍弃，低位补0。若定义:inta=8;即a=00001000,则语句a=a2;将a的各二进制位左移2位，空出的低位补0。结果为：00100000右移：将一个数的各个二进制位右移若个位，低位右移后舍弃，高位补0还是补1，要区别有符号数还是无符号数：无符号数高位补0，有符号数高位补原符号位。若定义unsignedinta=8;即00001000，则语句a=a2；将a的各二进制位右移2位，空出的高位补0。结果为：0000001012.2位段1.位段的概念以位为单位定义其长度的结构体成员。2．位段的定义例12.6若某个控制字长32位，分5段，每段的长度分别为：2，6，4，4，16位；每段存放一个信息，且第4段空出不用。可用如下结构体类型描述：structcon_word{unsigneda:2;/*位段a，长度为2*/unsignedb:6;/*a,b,c为有名位段*/unsignedc:4;unsigned:4;/*该位段为无名位段，表示这4位空间空出不使用*/inti;}data;变量data的存储结构如图：abci……成员名264416……长度3．位段的引用位段是结构体类型的某个成员，因此，位段的引用同结构体成员的引用方法相同。如：data.a=0x01;/*给位段a赋值，*/data.b=0x0a;/*给位段b赋值*/data.i=12;/*给位段i赋值*/printf(“%02x,%02x,%4d”,data.a,data.b,data.i);输出：01,0a,12特别提示：使用位段时，要注意该位段的能表示的数据的范围。4．位段的应用编程模拟一个温度测控系统：从键盘输入模拟温度的采样值（0~255），该采样值与0.2相乘，得出实际温度值，根据该温度值，控制温度指示灯的亮与灭（从0度开始，温度每增加10度则多点亮一个指示灯）；将该温度值与设定温度比较，当温度小于10度和高于40度时分别开启升温设备和降温设备，同时报警。反复以上过程，直至输入的测温值为300为止。分析：系统中需要控制的设备有：五个温度指示灯，升温设备，降温设备，报警设备。因此可用如下的结构体变量word表示该系统的控制字，其成员构成如下：（1）无符号整型tem1用来存放输入的温度采样值（0~255），若每个刻度代表0.2度，则可以测量的温度范围为0~51度。浮点类型的成员tem2用来存放tem1成员转换成的温度值。（2）四个位段存放（要输出的）控制数据。其中，位段lmp宽度为5，控制五个温度指示灯，值为1时灯亮，为0时灯不亮。其余的3个位段sw1、sw2、alm宽度均为1，分别控制升温设备、降温设备和报警设备，都是为“1”时开启，为0时关闭。函数sample()实现测温采样：通过键盘输入模拟测温数据，并转换成实际温度值。函数control()实现输出控制：通过屏幕显示和喇叭鸣笛的方式输出温度值、温度级别、设备开关情况和报警状态。#defineON1#defineOFF0structctrl_type{unsignedchartem1;floattem2;unsignedlmp:5;unsignedsw1:1;unsignedsw2:1;unsignedalm:1;};main(){voidsample(structctrl_type*wp);voidcontrol(structctrl_type*wp);structctrl_typeword;while(1){sample(&word);/*温度采样*//*生成温度指示灯控制位*/word.lmp=~(0xffff(int)word.tem2/10);/*生成升温、降温设备及报警设备的控制位*/if(word.tem210){word.alm=ON;word.sw1=ON;word.sw2=OFF;}elseif(word.tem240){word.sw1=word.sw2=word.alm=OFF;}else{word.sw1=OFF;word.sw2=word.alm=ON;}control(&word);}}/*输出控制字，控制各设备*/voidsample(structctrl_type*wp){printf(\ninputtestdata(0~255)（300forend）:);scanf(%u,&wp-tem1);if(wp-tem1==300)exit(0);wp-tem2=wp-tem1*0.2;}说明：1）函数sample()实现测温采样：通过键盘输入模拟测温数据，并转换成实际温度值。2）函数control()实现输出控制：通过屏幕显示和喇叭鸣笛的方式输出温度值、温度级别、设备开关情况和报警状态voidcontrol(structctrl_type*wp){chari,m;printf(\n%6s%6s%4s%4s%6s,degree,lamp,sw1,sw2,alarm);printf(\n%6.1f,wp-tem2);for(i=0,m=0x10;i5;i++,m=1)printf(%c,wp-lmp&m?'*':'');/*用‘*’表示温度指示灯亮*/printf(%4s,wp-sw1?ON:OFF);/*用ON表示开启，用OFF表示关闭*/printf(%4s,wp-sw2?ON:OFF);printf(%6s,wp-alm?ON\x07:OFF\x20);}