【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 int CI 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 -break xon -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=0x1 a=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。