【例17.1】程序员想编写如下程序实现快速运算2*2+1=5,能实现吗?
#include <stdio.h>int main(){ int x=1,y; y=x<<2+1; printf(/"y=%dn/", y); return 0;}
【解答】不能。“+”运算符的优先级高于“<<”。“y=x<<2+1;”与语句
y=x<<(2+1);
等效,结果为8。要想使结果为5,应保证执行顺序,即修改为
y=(x<<2)+1;
【例17.2】下面程序使用一个变量保存8个权限标识。原意是要为指定的用户设置“P_ADMIN”和备份“P_BACKUP”两个特权,然后验证是否正确设置数据,但却没有事先预定设想,为什么会发生这种情况?
#include <stdio.h>#define CI const intCI P_USER=(1<<1);CI P_REBOOT=(1<<2);CI P_KILL=(1<<3);CI P_TAPE=(1<<4);CI P_RAW=(1<<5);CI P_DRIVER=(1<<6);CI P_ADMIN=(1<<7);CI P_BACKUP=(1<<8);int main(){ unsigned char privs = 0; privs |= P_ADMIN; privs |= P_BACKUP; printf(/"Privileges: /"); if (( privs & P_ADMIN) !=0 ) printf(/"Administration /"); if (( privs & P_BACKUP) !=0 ) printf(/"Backup /"); printf(/"n/"); return 0;}
【解答】一个字符有0到7位(共有8位),用常量(1<<0)到(1<<7)来表示8位,在使用1<<8则超出一个字符位的范围。所以语句
CI P_BACKUP=(1<<8);
的定义无效,表达式
privs |= P_BACKUP;
是无效的,结果只是设置了系统管理员权限,运行结果为:
Privileges: Administration
【例17.3】找出下面程序中的错误。
#include <stdio.h>struct status { int on_line:1; int ready:1; int paper_out:1; int manual_feed:1;};int main(){ struct status printer_status; printer_status.on_line = 1; if( printer_status.on_line == 1) printf(/"Printer is on_line.n /"); else printf(/"Printer down.n /"); return 0;}
【解答】带符号位的1位数字可能是0,也可能是-1。由于语句
printer_status.on_line = 1;
的1位长的字段不可能保存值1而失败(因它的值出现溢出并将变量赋值为-1),结果就导致判断语句“if(printer_status.on_line==1)”的失败,输出“Printer down.”。
单字节字段应该是无符号型的,将它们使用unsigned定义。
//修改的程序#include <stdio.h>struct status { unsigned int on_line:1; unsigned int ready:1; unsigned int paper_out:1; unsigned int manual_feed:1;};int main(){ struct status printer_status; printer_status.on_line = 1; if( printer_status.on_line == 1) printf(/"Printer is on_line.n /"); else printf(/"Printer down.n /"); return 0;}
【例17.4】分析下面程序的输出结果。
#include <stdio.h>int main(){ char ch = /'A/'; printf(/"%c /", (ch | 0x0)); printf(/"%c /", (ch | 0x4)); printf(/"%c /", ch+2); printf(/"%cn/", ch+4); return 0;}
【分析】第1条打印语句输出字符A,第2条等效于第4条,都是输出字符E,第3条输出字符C。输出结果为“A E C E”。
【例17.5】分析下面程序的输出结果。
#include <stdio.h>int main(){ int flags = 0x5; printf(/"-parityn/" + (( flags & 0x1 ) != 0 )); printf(/"-breakn/" + (( flags & 0x2 ) != 0 )); printf(/"-xonn/" + (( flags & 0x4 ) != 0 )); printf(/"-rtsn/" + (( flags & 0x8 ) != 0 )); return 0;}
【解答】printf函数调用任何字符串时,如果给一个字符串加1,打印字符串就会丢失原字符串的第1个字符。语句
printf(/"a stringn/");printf(/"a stringn/" + 1);
的输出结果为:
a string string
表达式((flags&0x4)!=0)的返回值根据该位是否被设置而定,可能为0或1。如果该位已经设置(“-xonn”+0),该程序就打印-xon;如果已清除(“-xonn”+1),则打印xon。
这里的输出结果如下:
parity-breakxon-rts
由此可见,为了增加程序的易读性,应添加必要的注释。
【例17.6】请分析下面程序输出的不是0xc,而是0x3c的原因。
#include <stdio.h>int main(){ int x=0xf; x=x<<2; printf(/"%#xn/", x); return 0;}
【解答】将一个数的每个位全部左移若干位,如x<<2表示将x中各二进位左移2位,如果x值为16进制数0xf,左移2位后,右边空出来的位补0。在这4位中,确实是c。但寄存器是32位,左移将11移到上一位,打印出来就是0x3c。如果使用x=0xffffffff,左移2位就是0xfffffffc。对0xf而言,要想得到只有4位的值,可以使用“&”运算符,即使用
x=( x & 0x0f);
语句将11置为00,打印的就是0xc。
【例17.7】请分析下面程序的输出结果。
#include <stdio.h>int main(){ int x=0xffffffff, y=0xf; int a=0225, b=-60; x=x>>3; y=y>>3; printf(/"x=%#x y=%#xn/", x, y); a=a>>2; b=b>>2; printf(/"a=%#o b=%#dn/", a, b); return 0;}
【解答】向右移出去的位将丢失,但问题是左边空出的位如何填充。也就是向右移位时,空出的位是用0填充,还是用1填充。其实,这个问题有时与具体的C语言的实现有关。
如果被移的变量是无符号数,空出的位用0填充,这种补0的方式称为“逻辑右移”。如果被移的变量是有符号数,那么C语言实现既可用0填充,也可用1(符号位的副本)填充(这种补1以保持负号的方法称“算术右移”。如果将变量声明为无符号类型,则采取“逻辑右移”方式。
这里使用的系统对负数采取“算术右移”。由此可知x采取补1,移位后不变的方式。y移走3位,左边补0,为0x1。a是8进制正数,0225代码为10010101。右移得00100101,即045。b是10进制负数,负数以补码形式表示,-60的补码为11000100,右移2位为11110001,即10进制-15。由此可得出程序的输出结果为:
x=0xffffffff y=0x1a=045 b=-15
【例17.8】移位计数(即移位操作的位数)允许的取值范围是什么?
【解答】这要看整数的位数。举例来说,如果一个int型整数是32位,n是一个int型整数,那么n<<31和n<<0的写法都是合法的,而n<<32和n<<-1的写法则是非法的。
需要注意的是,即使C语言实现将符号位复制到空出的位中,有符号整数的向右移位运算也并不等同于除以2的某次幂。要证明这一点,可以考虑(-1)>>1,这个操作的结果一般不可能为0,但是(-1)/2在大多数C实现上求值结果都是0。这意味着以除法运算来代替移位运算,将可能导致程序运行大大减慢。假设a+b>0,则
c = ( a + b )>>1;
与下式
c = ( a + b ) / 2;
完全等效,而且前者的执行速度也要快得多。