C程序設(shè)計(jì)教案(第9章第1次)

PAGEPAGE4PAGE4周次：第周課次：第一課授課時(shí)間：年月日章節(jié)內(nèi)容：第9章位運(yùn)算教學(xué)目標(biāo)：通過本章的學(xué)習(xí)，要求能理解二進(jìn)制位運(yùn)算操作和位段結(jié)構(gòu)，能熟練使用位運(yùn)算符進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的方法，學(xué)習(xí)位操作能夠?yàn)橛布脚_(tái)的程序設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)起到鋪墊作用。教學(xué)重點(diǎn)：掌握位邏輯運(yùn)算；掌握移位運(yùn)算；掌握復(fù)合賦值位運(yùn)算。教學(xué)難點(diǎn)：掌握不等長(zhǎng)數(shù)據(jù)的位運(yùn)算。理解位段的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)及使用教學(xué)方法和授課手段多媒體教室，電子課件。教學(xué)過程：預(yù)備(復(fù)習(xí))：結(jié)構(gòu)體、共用體、枚舉類型。（5分鐘）課前提問(5分鐘)課程引入：介紹二進(jìn)制運(yùn)算的基本知識(shí)，原碼，反碼，補(bǔ)碼。（10分鐘）課程新授：（60分鐘）9.1位運(yùn)算的C程序?qū)嵗贿\(yùn)算引例【例9.1】一個(gè)簡(jiǎn)單的位運(yùn)算C程序/* 源文件名：Li9_1.c 功能：從鍵盤輸入兩個(gè)整數(shù)a和b，分別對(duì)其進(jìn)行位運(yùn)算。*/#include<stdio.h>voidmain(){ inta,b; inte,f,g,h,i; puts("請(qǐng)輸入整數(shù)a和b："); /*打印輸出一串字符串*/ scanf("%d%d",&a,&b); /*假如這里輸入的值為a=2，b=3*//*那么轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制位有a=(00000010)2,b=(00000011)2,進(jìn)行如下運(yùn)算*/ e=a|b; /*a與b進(jìn)行或運(yùn)算，結(jié)果存入到變量e中*/ f=a&b; /*a與b進(jìn)行與運(yùn)算，結(jié)果存入到變量f中*/ g=a^b; /*a與b進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果存入到變量g中*/ h=~a; /*對(duì)a進(jìn)行取反運(yùn)算，結(jié)果存入到變量h中*/ i=b<<2; /*對(duì)b進(jìn)行左移2位運(yùn)算，結(jié)果存入到變量i中*/ printf("e=%d\n",e); printf("f=%d\n",f); printf("g=%d\n",g); printf("h=%d\n",h); printf("i=%d\n",i);}9.2二進(jìn)制位運(yùn)算9.2.位邏輯運(yùn)算用來對(duì)某一個(gè)或某一對(duì)二進(jìn)制位進(jìn)行操作，其運(yùn)算符有以下幾個(gè)：～表示按位取反&表示按位與∣表示按位或^表示按位異或除了～是一元運(yùn)算符外，&、∣、^都是二元運(yùn)算符。位邏輯運(yùn)算的運(yùn)算對(duì)象是整數(shù)。位邏輯運(yùn)算規(guī)則與邏輯運(yùn)算（&&∣、?。┮粯樱部捎谜嬷当肀硎?。設(shè)a、b分別表示一個(gè)二進(jìn)制位，則按位邏輯運(yùn)算的真值表可表示成如表9-1所示的形式。1.按位與運(yùn)算按位與邏輯運(yùn)算的運(yùn)算規(guī)則是：只有對(duì)應(yīng)的位均為1時(shí)，與運(yùn)算的結(jié)果才為1，其他的情況均為0。即：0&0=00&1=11&0=01&1=12.按位或運(yùn)算按位或運(yùn)算的運(yùn)算規(guī)則是：只有按位或操作的對(duì)應(yīng)位均為零時(shí)，結(jié)果才為零，其他情況按位或的結(jié)果均為1。即，0|0=00|1=11|0=11|1=13.按位異或運(yùn)算按位異或的運(yùn)算規(guī)則是：參與按位異或運(yùn)算的兩個(gè)二進(jìn)制位如果相同，則結(jié)果為0，如果不同則結(jié)果為1。即，0^0=00^1=11^0=11^1=04.按位取反運(yùn)算按位取反運(yùn)算的運(yùn)算規(guī)則是：0的按位取反結(jié)果為1，1的按位取反結(jié)果為0。即，～0=1～1=09.2.2移位運(yùn)算移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制位的順序向左或向右移位。1.左移位運(yùn)算左移位運(yùn)算符是<<，其語法格式為：a<<n其中，a是操作數(shù)，可以是一個(gè)char型或整型的變量或表達(dá)式；n是待移位的位數(shù)，必須是正整數(shù)。功能是將a中所有的二進(jìn)制位數(shù)向左移動(dòng)n位。左移位的運(yùn)算規(guī)則是：在移位過程中，各個(gè)二進(jìn)位順序向左移動(dòng)，右端空出的位補(bǔ)0，移出左端之外的位則被舍棄。例如，a=10，其二進(jìn)制的存儲(chǔ)形式為00001010，則a<<2表示將a的各個(gè)二進(jìn)制位順序左移2位：00101000，即十進(jìn)制的40。2.右移位運(yùn)算由左移位的規(guī)則可以看出，對(duì)于無符號(hào)數(shù)而言，左移位相當(dāng)于乘2運(yùn)算，左移n位相當(dāng)于乘2的n次方。右移位運(yùn)算符是>>，其語法格式為：a>>n其中，a是操作數(shù)，可以是一個(gè)char型或整型的變量或表達(dá)式；n是待移位的位數(shù)，必須是正整數(shù)。功能是將a中所有的二進(jìn)制位數(shù)向右移動(dòng)n位。右移位的運(yùn)算規(guī)則是：在移位過程中，各個(gè)二進(jìn)位順序向右移動(dòng)，左端空出的位補(bǔ)0還是補(bǔ)1取決于被移位的數(shù)是有符號(hào)數(shù)還是無符號(hào)數(shù)，具體為：⑴對(duì)于無符號(hào)數(shù)進(jìn)行右移時(shí)，左端空出的為一律補(bǔ)0。⑵對(duì)于用補(bǔ)碼表示的有符號(hào)數(shù)進(jìn)行右移時(shí)，如果采用邏輯右移，則不管是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，左端空位一律補(bǔ)0；如果采用算術(shù)右移，則正數(shù)右移，左端的空位全部補(bǔ)0；負(fù)數(shù)右移，左端的空位全部補(bǔ)1（即符號(hào)位）。TurboC采用的是算術(shù)右移。9.2.3復(fù)合賦值位運(yùn)算符位運(yùn)算符可以和賦值運(yùn)算符構(gòu)成復(fù)合賦值位運(yùn)算符。復(fù)合賦值位運(yùn)算符的形式有：&=、|=、^=、～=、<<=、>>=。9.2.4不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行位運(yùn)算當(dāng)參加位運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不等時(shí)，例如：一個(gè)int型的數(shù)據(jù)，另一個(gè)long型的數(shù)據(jù)，則兩個(gè)數(shù)參加運(yùn)算時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)按右對(duì)齊。對(duì)于無符號(hào)數(shù)，系統(tǒng)在做對(duì)齊處理時(shí)，左端一律補(bǔ)0。對(duì)于有符號(hào)數(shù)來說，整數(shù)在做對(duì)齊處理時(shí)，左端補(bǔ)0；負(fù)數(shù)在做對(duì)齊處理時(shí)，左端補(bǔ)1。9.3位段位段是由一個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制位組成的獨(dú)立數(shù)據(jù)項(xiàng)。如果一個(gè)結(jié)構(gòu)只含有整型的成員及位段成員，這種結(jié)構(gòu)被稱為位段結(jié)構(gòu)。因此，位段結(jié)構(gòu)只是結(jié)構(gòu)的一個(gè)特例，有關(guān)結(jié)構(gòu)的定義、引用、賦值、在函數(shù)間的傳遞等，都可以引申到位段結(jié)構(gòu)中來；位段結(jié)構(gòu)的特殊性就是其各個(gè)成員只能是整型的。因此，本節(jié)僅就位段成員方面的問題作一些說明。9.3.1位段結(jié)構(gòu)類型及位段結(jié)構(gòu)變量的定義位段結(jié)構(gòu)類型及位段結(jié)構(gòu)變量的定義格式為：struct結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)符{數(shù)據(jù)類型位段名1：位數(shù)；數(shù)據(jù)類型位段名2：位數(shù)；……數(shù)據(jù)類型位段名n：位數(shù)；}[位段結(jié)構(gòu)變量表]；其中，各位段的數(shù)據(jù)類型必須是int、signed或unsigned；位數(shù)為1的位段只能用unsigned；每個(gè)位段名后緊跟一個(gè)冒號(hào)，冒號(hào)后面是該位段的位數(shù)。對(duì)位段結(jié)構(gòu)的定義應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：⑴各個(gè)位段必須依次單獨(dú)定義，不能把幾個(gè)位段組織成數(shù)組。⑵每個(gè)位段的長(zhǎng)度可以超過一個(gè)字節(jié)，但不能超過計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)（在TurboC2.0中為16位），所有位段的總長(zhǎng)度則可以超過一個(gè)計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)，超過的部分會(huì)占用下一個(gè)存儲(chǔ)單元。由于不允許一個(gè)位段跨越兩個(gè)字長(zhǎng)的存儲(chǔ)單元，可定義一個(gè)長(zhǎng)度為0的位段，以保證下一個(gè)位段從新的存儲(chǔ)單元開始。⑶如果位段結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)度不足n個(gè)計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)，余下的位可以定義一個(gè)不使用的位段或無名位段。⑷位段結(jié)構(gòu)變量可以按位段初始化，初值表中，不需要初始化的位段用逗號(hào)跳過。⑸位段結(jié)構(gòu)中也可以包含整型的變量或數(shù)組成員，但變量或數(shù)組名后不能跟冒號(hào)和位數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)將他們從新的存儲(chǔ)單元開始存放。⑹結(jié)構(gòu)中可以包含位段成員。9.3.2位段結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)位段結(jié)構(gòu)中的所有成員按先后次序存放，但存儲(chǔ)單元中位段的空間分配方向則隨機(jī)而異。由于不同計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)不同，造成使用位段結(jié)構(gòu)的程序很難移植。下面以從左到右的空間分配方式，通過實(shí)例將位段結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)分配中的幾個(gè)問題說明如下：⑴每個(gè)位段結(jié)構(gòu)變量有自己的起始地址，其中的每一個(gè)整型變量或數(shù)組成員也有各自的地址，但位段成員則沒有自己的地址，不能對(duì)位段成員進(jìn)行取地址運(yùn)算。⑵對(duì)于前面定義的位段結(jié)構(gòu)變量ch來說，由于變量i必須從新的字節(jié)開始存放，因此系統(tǒng)自動(dòng)在位段a3后面閑置5位。因此變量ch的存儲(chǔ)格式為：a1a2a3空閑i254516（二進(jìn)制位數(shù)）課程小結(jié)（10分鐘）位操作是對(duì)字節(jié)或字節(jié)內(nèi)的二進(jìn)制位進(jìn)行測(cè)試、設(shè)置、或邏輯的運(yùn)算。位操作可以分為兩類：一類是邏輯位運(yùn)算，另一類是移位運(yùn)算。位邏輯運(yùn)算用來對(duì)某一個(gè)或某一對(duì)二進(jìn)制位進(jìn)行操作，其運(yùn)算符有以下幾個(gè)：～表示按位取反&表示按位與∣表示按位或^表示按位異或移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制位的順