位運算

　　前面介紹的各種運算都是以字節作為最基本位進行的。 但在很多系統程序中常要求在位(bit)一級進行運算或處理。Ｃ語言提供了位運算的功能， 這使得Ｃ語言也能像匯編語言一樣用來編寫系統程序。
一、位運算符Ｃ語言提供了六種位運算符：
& 按位與
| 按位或
^ 按位異或
~ 取反
<< 左移
>> 右移

1. 按位與運算 按位與運算符"&"是雙目運算符。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的二進制補碼)&00000101 (5的二進制補碼)　00000001 (1的二進制補碼)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 的二進制數為0000000011111111)。
main(){
int a=9,b=5,c;
c=a&b;
printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);
}

2. 按位或運算 按位或運算符“|”是雙目運算符。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一個為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 (十進制為13)可見9|5=13
main(){
int a=9,b=5,c;
c=a|b;
printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\n",a,b,c);
}

3. 按位異或運算 按位異或運算符“^”是雙目運算符。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 (十進制為12)
main(){
int a=9;
a=a^15;
printf("a=%d\n",a);
}

4. 求反運算 求反運算符～為單目運算符，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 左移運算符“<<”是雙目運算符。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。例如： a<<4 指把a的各二進位向左移動4位。如a=00000011(十進制3)，左移4位后為00110000(十進制48)。6. 右移運算 右移運算符“>>”是雙目運算符。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。
例如：設 a=15，a>>2　表示把000001111右移為00000011(十進制3)。 應該說明的是，對于有符號數，在右移時，符號位將隨同移動。當為正數時， 最高位補0，而為負數時，符號位為1，最高位是補0或是補1 取決于編譯系統的規定。Turbo C和很多系統規定為補1。
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);
}
請再看一例!
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);
}

位域

有些信息在存儲時，并不需要占用一個完整的字節， 而只需占幾個或一個二進制位。例如在存放一個開關量時，只有0和1 兩種狀態， 用一位二進位即可。為了節省存儲空間，并使處理簡便，Ｃ語言又提供了一種數據結構，稱為“位域”或“位段”。所謂“位域”是把一個字節中的二進位劃分為幾個不同的區域， 并說明每個區域的位數。每個域有一個域名，允許在程序中按域名進行操作。 這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節的二進制位域來表示。一、位域的定義和位域變量的說明位域定義與結構定義相仿，其形式為：
struct 位域結構名
{ 位域列表 };
其中位域列表的形式為： 類型說明符 位域名：位域長度
例如：
struct bs
{
int a:8;
int b:2;
int c:6;
};
位域變量的說明與結構變量說明的方式相同。 可采用先定義后說明，同時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，共占兩個字節。其中位域a占8位，位域b占2位，位域c占6位。對于位域的定義尚有以下幾點說明：

1. 一個位域必須存儲在同一個字節中，不能跨兩個字節。如一個字節所剩空間不夠存放另一位域時，應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
}
在這個位域定義中，a占第一字節的4位，后4位填0表示不使用，b從第二字節開始，占用4位，c占用4位。

2. 由于位域不允許跨兩個字節，因此位域的長度不能大于一個字節的長度，也就是說不能超過8位二進位。

3. 位域可以無位域名，這時它只用來作填充或調整位置。無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，位域在本質上就是一種結構類型， 不過其成員是按二進位分配的。

二、位域的使用位域的使用和結構成員的使用相同，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。
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構bs，三個位域為a,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、11三行分別給三個位域賦值。( 應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域的內容。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行使用了復合的位運算符"&="， 該行相當于： pbit->b=pbit->b&3位域b中原有值為7，與3作按位與運算的結果為3(111&011=011,十進制值為3)。同樣，程序第16行中使用了復合位運算"|="， 相當于： pbit->c=pbit->c|1其結果為15。程序第17行用指針方式輸出了這三個域的值。

類型定義符ｔｙｐｅｄｅｆ

Ｃ語言不僅提供了豐富的數據類型，而且還允許由用戶自己定義類型說明符，也就是說允許由用戶為數據類型取“別名”。 類型定義符typedef即可用來完成此功能。例如，有整型量a,b,其說明如下： int aa,b; 其中int是整型變量的類型說明符。int的完整寫法為integer，
為了增加程序的可讀性，可把整型說明符用typedef定義為： typedef int INTEGER 這以后就可用INTEGER來代替int作整型變量的類型說明了。 例如： INTEGER a,b;它等效于： int a,b; 用typedef定義數組、指針、結構等類型將帶來很大的方便，不僅使程序書寫簡單而且使意義更為明確，因而增強了可讀性。例如：
typedef char NAME[20]; 表示NAME是字符數組類型，數組長度為20。
然后可用NAME 說明變量，如： NAME a1,a2,s1,s2;完全等效于： char a1[20],a2[20],s1[20],s2[20]
又如：
typedef struct stu{ char name[20];
int age;
char sex;
} STU;
定義STU表示stu的結構類型，然后可用STU來說明結構變量： STU body1,body2;
typedef定義的一般形式為： typedef 原類型名 新類型名 其中原類型名中含有定義部分，新類型名一般用大寫表示， 以
便于區別。在有時也可用宏定義來代替typedef的功能，但是宏定義是由預處理完成的，而typedef則是在編譯時完成的，后者更為靈活方便。

本章小結

1. 枚舉是一種基本數據類型。枚舉變量的取值是有限的，枚舉元素是常量，不是變量。

2. 枚舉變量通常由賦值語句賦值，而不由動態輸入賦值。枚舉元素雖可由系統或用戶定義一個順序值，但枚舉元素和整數并不相同，它們屬于不同的類型。因此，也不能用printf語句來輸出元素值(可輸出順序值)。

3. 位運算是Ｃ語言的一種特殊運算功能， 它是以二進制位為單位進行運算的。位運算符只有邏輯運算和移位運算兩類。位運算符可以與賦值符一起組成復合賦值符。如&=,|=,^=,>>=,<<=等。

4. 利用位運算可以完成匯編語言的某些功能，如置位，位清零，移位等。還可進行數據的壓縮存儲和并行運算。

5. 位域在本質上也是結構類型，不過它的成員按二進制位分配內存。其定義、說明及使用的方式都與結構相同。

6. 位域提供了一種手段，使得可在高級語言中實現數據的壓縮，節省了存儲空間，同時也提高了程序的效率。

7. 類型定義typedef 向用戶提供了一種自定義類型說明符的手段，照顧了用戶編程使用詞匯的習慣，又增加了程序的可讀性。