C程序设计教案(第9章第1次).doc

周次：第 周 课次：第一课 授课时间：年 月 日一、 章节内容：第9章 位运算二、 教学目标：通过本章的学习，要求能理解二进制位运算操作和位段结构，能熟练使用位运算符进行程序设计的方法，学习位操作能够为硬件平台的程序设计奠定基础。为后续课程的学习起到铺垫作用。三、 教学重点：1) 掌握位逻辑运算；2) 掌握移位运算；3) 掌握复合赋值位运算。 四、 教学难点：1) 掌握不等长数据的位运算。2) 理解位段的结构、存储及使用五、 教学方法和授课手段多媒体教室，电子课件。六、 教学过程：一) 预备(复习)：结构体、共用体、枚举类型。（5分钟）二) 课前提问(5 分钟)三) 课程引入：介绍二进制运算的基本知识，原码，反码，补码。（10分钟）四) 课程新授：（60分钟）9.1 位运算的C程序实例位运算引例【例9.1】一个简单的位运算C程序/*源文件名：Li9_1.c功能：从键盘输入两个整数a和b，分别对其进行位运算。*/#include <stdio.h>void main()int a,b;int e,f,g,h,i;puts("请输入整数a和b："); /*打印输出一串字符串*/scanf("%d%d",&a,&b); /*假如这里输入的值为a=2，b=3*/ /*那么转化为二进制位有a=(00000010)2,b=(00000011)2 ,进行如下运算*/e=a|b; /*a与b进行或运算，结果存入到变量e中*/f=a&b; /*a与b进行与运算，结果存入到变量f中*/g=ab; /*a与b进行异或运算，结果存入到变量g中*/h=a; /*对a进行取反运算，结果存入到变量h中*/i=b<<2; /*对b进行左移2位运算，结果存入到变量i中*/printf("e=%dn",e);printf("f=%dn",f);printf("g=%dn",g);printf("h=%dn",h);printf("i=%dn",i);9.2 二进制位运算 9.2.1 位逻辑运算位逻辑运算用来对某一个或某一对二进制位进行操作，其运算符有以下几个：表示按位取反&表示按位与表示按位或 表示按位异或除了是一元运算符外，&、都是二元运算符。位逻辑运算的运算对象是整数。位逻辑运算规则与逻辑运算（&&、！）一样，也可用真值表表示。设a、b分别表示一个二进制位，则按位逻辑运算的真值表可表示成如表9-1所示的形式。1.按位与运算按位与逻辑运算的运算规则是：只有对应的位均为1时，与运算的结果才为1，其他的情况均为0。即：0&0=0 0&1=1 1&0=0 1&1=12.按位或运算按位或运算的运算规则是：只有按位或操作的对应位均为零时，结果才为零，其他情况按位或的结果均为1。即，0|0=0 0|1=1 1|0=1 1|1=13.按位异或运算按位异或的运算规则是：参与按位异或运算的两个二进制位如果相同，则结果为0，如果不同则结果为1。即，00=0 01=1 10=1 11=04.按位取反运算按位取反运算的运算规则是：0的按位取反结果为1，1的按位取反结果为0。即，0=1 1=09.2.2移位运算移位运算实现二进制位的顺序向左或向右移位。1.左移位运算左移位运算符是<<，其语法格式为： a<<n其中，a是操作数，可以是一个char型或整型的变量或表达式；n是待移位的位数，必须是正整数。功能是将a中所有的二进制位数向左移动n位。左移位的运算规则是：在移位过程中，各个二进位顺序向左移动，右端空出的位补0，移出左端之外的位则被舍弃。例如，a=10，其二进制的存储形式为00001010，则a<<2表示将a的各个二进制位顺序左移2位：00101000，即十进制的40。2.右移位运算由左移位的规则可以看出，对于无符号数而言，左移位相当于乘2运算，左移n位相当于乘2的n次方。右移位运算符是>>，其语法格式为： a>>n其中，a是操作数，可以是一个char型或整型的变量或表达式；n是待移位的位数，必须是正整数。功能是将a中所有的二进制位数向右移动n位。右移位的运算规则是：在移位过程中，各个二进位顺序向右移动，左端空出的位补0还是补1取决于被移位的数是有符号数还是无符号数，具体为：对于无符号数进行右移时，左端空出的为一律补0。对于用补码表示的有符号数进行右移时，如果采用逻辑右移，则不管是正数还是负数，左端空位一律补0；如果采用算术右移，则正数右移，左端的空位全部补0；负数右移，左端的空位全部补1（即符号位）。Turbo C采用的是算术右移。9.2.3复合赋值位运算符位运算符可以和赋值运算符构成复合赋值位运算符。复合赋值位运算符的形式有：&=、|=、=、=、<<=、>>=。9.2.4不同长度的数据进行位运算当参加位运算的两个操作数的数据长度不等时，例如：一个int型的数据，另一个long型的数据，则两个数参加运算时，系统自动按右对齐。对于无符号数，系统在做对齐处理时，左端一律补0。对于有符号数来说，整数在做对齐处理时，左端补0；负数在做对齐处理时，左端补1。9.3 位段位段是由一个或几个二进制位组成的独立数据项。如果一个结构只含有整型的成员及位段成员，这种结构被称为位段结构。因此，位段结构只是结构的一个特例，有关结构的定义、引用、赋值、在函数间的传递等，都可以引申到位段结构中来；位段结构的特殊性就是其各个成员只能是整型的。因此，本节仅就位段成员方面的问题作一些说明。9.3.1位段结构类型及位段结构变量的定义位段结构类型及位段结构变量的定义格式为： struct 结构标识符 数据类型 位段名1：位数； 数据类型 位段名2：位数； 数据类型 位段名n：位数； 位段结构变量表；其中，各位段的数据类型必须是int、signed或unsigned；位数为1的位段只能用unsigned；每个位段名后紧跟一个冒号，冒号后面是该位段的位数。对位段结构的定义应注意以下几点：各个位段必须依次单独定义，不能把几个位段组织成数组。每个位段的长度可以超过一个字节，但不能超过计算机的字长（在Turbo C2.0中为16位），所有位段的总长度则可以超过一个计算机字长，超过的部分会占用下一个存储单元。由于不允许一个位段跨越两个字长的存储单元，可定义一个长度为0的位段，以保证下一个位段从新的存储单元开始。如果位段结构的总长度不足n个计算机字长，余下的位可以定义一个不使用的位段或无名位段。位段结构变量可以按位段初始化，初值表中，不需要初始化的位段用逗号跳过。位段结构中也可以包含整型的变量或数组成员，但变量或数组名后不能跟冒号和位数，系统自动将他们从新的存储单元开始存放。结构中可以包含位段成员。9.3.2位段结构的存储位段结构中的所有成员按先后次序存放，但存储单元中位段的空间分配方向则随机而异。由于不同计算机的字长不同，造成使用位段结构的程序很难移植。下面以从左到右的空间分配方式，通过实例将位段结构存储分配中的几个问题说明如下：每个位段结构变量有自己的起始地址，其中的每一个整型变量或数组成员也有各自的地址，但位段成员则没有自己的地址，不能对位段成员进行取地址运算。对于前面定义的位段结构变量ch来说，由于变量i必须从新的字节开始存放，因此系统自动在位段a3后面闲置5位。因此变量ch的存储格式为：a1a2a3空闲i 2 5 4 5 16（二进制位数）五) 课程小结（10分钟）位操作是对字节或字节内的二进制位进行测试、设置、或逻辑的运算。位操作可以分为两类：一类是逻辑位运算，另一类是移位运算。位逻辑运算用来对某一个或某一对二进制位进行操作，其运算符有以下几个：表示按位取反&表示按位与表示按位或 表示按位异或移位运算实现二进制位的顺序向左或向右移位。位运算符可以和赋值运算符构成复合赋值位运算符。复合赋值位运算符的形式有：&=、|=、=、=、<<=、>>=。位段是由一个或几个二进制位组成的独立数据项。位段结构中的所有成员按先后次序存放，但存储单元中位段的空间分配方向则随机而异.七、 作业安排：1) 预习第十章的内容2）预习实验十二的内容3) 第一章习题 1、2、3、1）2） 44