【例17.1】程序員想編寫如下程序實現快速運算2*2+1=5,能實現嗎?
#include <stdio.h> int main () { int x=1 ,y ; y=x<<2+1 ; printf (\"y=%dn\" , y ); return 0 ; }
【解答】不能。「+」運算符的優先級高於「<<」。「y=x<<2+1;」與語句
y=x<< (2+1 );
等效,結果為8。要想使結果為5,應保證執行順序,即修改為
y= (x<<2 )+1 ;
【例17.2】下面程序使用一個變量保存8個權限標識。原意是要為指定的用戶設置「P_ADMIN」和備份「P_BACKUP」兩個特權,然後驗證是否正確設置數據,但卻沒有事先預定設想,為什麼會發生這種情況?
#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】一個字符有0到7位(共有8位),用常量(1<<0)到(1<<7)來表示8位,在使用1<<8則超出一個字符位的範圍。所以語句
CI P_BACKUP= (1<<8 );
的定義無效,表達式
privs |= P_BACKUP ;
是無效的,結果只是設置了系統管理員權限,運行結果為:
Privileges : Administration
【例17.3】找出下面程序中的錯誤。
#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】帶符號位的1位數字可能是0,也可能是-1。由於語句
printer_status.on_line = 1 ;
的1位長的字段不可能保存值1而失敗(因它的值出現溢出並將變量賦值為-1),結果就導致判斷語句「if(printer_status.on_line==1)」的失敗,輸出「Printer down.」。
單字節字段應該是無符號型的,將它們使用unsigned定義。
// 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】分析下面程序的輸出結果。
#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條打印語句輸出字符A,第2條等效於第4條,都是輸出字符E,第3條輸出字符C。輸出結果為「A E C E」。
【例17.5】分析下面程序的輸出結果。
#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函數調用任何字符串時,如果給一個字符串加1,打印字符串就會丟失原字符串的第1個字符。語句
printf (\"a stringn\" ); printf (\"a stringn\" + 1 );
的輸出結果為:
a string string
表達式((flags&0x4)!=0)的返回值根據該位是否被設置而定,可能為0或1。如果該位已經設置(「-xonn」+0),該程序就打印-xon;如果已清除(「-xonn」+1),則打印xon。
這裡的輸出結果如下:
parity -break xon -rts
由此可見,為了增加程序的易讀性,應添加必要的註釋。
【例17.6】請分析下面程序輸出的不是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】將一個數的每個位全部左移若干位,如x<<2表示將x中各二進位左移2位,如果x值為16進制數0xf,左移2位後,右邊空出來的位補0。在這4位中,確實是c。但寄存器是32位,左移將11移到上一位,打印出來就是0x3c。如果使用x=0xffffffff,左移2位就是0xfffffffc。對0xf而言,要想得到只有4位的值,可以使用「&」運算符,即使用
x= ( x & 0x0f );
語句將11置為00,打印的就是0xc。
【例17.7】請分析下面程序的輸出結果。
#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】向右移出去的位將丟失,但問題是左邊空出的位如何填充。也就是向右移位時,空出的位是用0填充,還是用1填充。其實,這個問題有時與具體的C語言的實現有關。
如果被移的變量是無符號數,空出的位用0填充,這種補0的方式稱為「邏輯右移」。如果被移的變量是有符號數,那麼C語言實現既可用0填充,也可用1(符號位的副本)填充(這種補1以保持負號的方法稱「算術右移」。如果將變量聲明為無符號類型,則採取「邏輯右移」方式。
這裡使用的系統對負數採取「算術右移」。由此可知x採取補1,移位後不變的方式。y移走3位,左邊補0,為0x1。a是8進制正數,0225代碼為10010101。右移得00100101,即045。b是10進制負數,負數以補碼形式表示,-60的補碼為11000100,右移2位為11110001,即10進制-15。由此可得出程序的輸出結果為:
x=0xffffffff y=0x1 a=045 b=-15
【例17.8】移位計數(即移位操作的位數)允許的取值範圍是什麼?
【解答】這要看整數的位數。舉例來說,如果一個int型整數是32位,n是一個int型整數,那麼n<<31和n<<0的寫法都是合法的,而n<<32和n<<-1的寫法則是非法的。
需要注意的是,即使C語言實現將符號位複製到空出的位中,有符號整數的向右移位運算也並不等同於除以2的某次冪。要證明這一點,可以考慮(-1)>>1,這個操作的結果一般不可能為0,但是(-1)/2在大多數C實現上求值結果都是0。這意味著以除法運算來代替移位運算,將可能導致程序運行大大減慢。假設a+b>0,則
c = ( a + b )>>1 ;
與下式
c = ( a + b ) / 2 ;
完全等效,而且前者的執行速度也要快得多。