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第七課 運算符和表達式(3)
第七課 運算符和表達式(3)
 更新時間:2008-7-27 16:13:47  點擊數(shù):2
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位運算符
  學過匯編的朋友都知道匯編對位的處理能力是很強的,但是C語言也能對運算對象進行按位操作,從而使C語言也能具有一定的對硬件直接進行操作的能力。位運算符的作用是按位對變量進行運算,但是并不改變參與運算的變量的值。如果要求按位改變變量的值,則要利用相應的賦值運算。還有就是位運算符是不能用來對浮點型數(shù)據(jù)進行操作的。C51中共有6種位運算符。
  位運算一般的表達形式如下:
    變量1 位運算符 變量2
  位運算符也有優(yōu)先級,從高到低依次是:"~"(按位取反)→"<<"(左移) →">>"(右移) →"&"(按位與)→"^"(按位異或)→"|"(按位或)
表7-1是位邏輯運算符的真值表,X表示變量1,Y表示變量2
XY~X~YX&YX|YX^Y
0011000
0110011
1001011
1100110
      表7-1 按位取反,與,或和異或的邏輯真值表
  利用以前建立起來的實驗板,我們來做個實驗驗證一下位運算是否真是不改變參與變量的值,同時學習位運算的表達形式。程序很簡單,用P1口做運算變量,P1.0-P1.7對應P1變量的最低位到最高位,通過連接在P1口上的LED我們便可以直觀看到每個位運算后變量是否有改變或如何改變。程序如下:
#include
void main(void)
{
unsigned int a;
unsigned int b;
unsigned char temp; //臨時變量
P1 = 0xAA; //點亮D1,D3,D5,D7 P1口的二進制為10101010,為0時點亮LED
for (a=0;a<1000;a++)
for (b=0;b<1000;b++); //延時
temp = P1 & 0x7; //單純的寫P1|0x7是沒有意義的,因為沒有變量被影響,不會被編譯
//執(zhí)行P1|0x7后結(jié)果存入temp,這時改變的是temp,但P1不會被影響。
//這時LED沒有變化,仍然是D1,D3,D5,D7亮
for (a=0;a<1000;a++)
for (b=0;b<1000;b++); //延時
P1 = 0xFF; //熄滅LED
for (a=0;a<1000;a++)
for (b=0;b<1000;b++); //延時
P1 = 0xAA; //點亮D1,D3,D5,D7 P1口的二進制為10101010,為0時點亮LED
for (a=0;a<1000;a++)
for (b=0;b<1000;b++); //延時
P1 = P1 & 0x7; //這時LED會變得只有D2滅
//因為之前P1=0xAA=10101010
//與0x7位與 0x7=00000111
//結(jié)果存入P1 P1=00000010 //位為O時點亮LED,電路看第三課
for (a=0;a<1000;a++)
for (b=0;b<1000;b++); //延時
P1 = 0xFF; //熄滅LED
while(1);
//大家可以根據(jù)上面的程序去做位或,左移,取反等等。
}

復合賦值運算符
  復合賦值運算符就是在賦值運算符"="的前面加上其他運算符。以下是C語言中的復合賦值運算符:
    += 加法賦值  >>= 右移位賦值
    -= 減法賦值   &= 邏輯與賦值
    *= 乘法賦值   |= 邏輯或賦值
    /= 除法賦值   ^= 邏輯異或賦值
    %= 取模賦值   -= 邏輯非賦值
    <<= 左移位賦值

  復合運算的一般形式為:
    變量 復合賦值運算符 表達式

  其含義就是變量與表達式先進行運算符所要求的運算,再把運算結(jié)果賦值給參與運算的變量。其實這是C語言中一種簡化程序的一種方法,凡是二目運算都可以用復合賦值運算符去簡化表達。例如:
    a+=56等價于a=a+56
    y/=x+9 等價于 y=y/(x+9)
  很明顯采用復合賦值運算符會降低程序的可讀性,但這樣卻可以使程序代碼簡單化,并能提高編譯的效率。對于初學C語言的朋友在編程時最好還是根據(jù)自己的理解力和習慣去使用程序表達的方式,不要一味追求程序代碼的短小。

逗號運算符
  如果你有編程的經(jīng)驗,那么對逗號的作用也不會陌生了。如在VB中"Dim a,b,c"的逗號就是把多個變量定義為同一類型的變量,在C也一樣,如"int a,b,c",這些例子說明逗號用于分隔表達式用。但在C語言中逗號還是一種特殊的運算符,也就是逗號運算符,可以用它將兩個或多個表達式連接起來,形成逗號表達式。逗號表達式的一般形式為:
    表達式1,表達式2,表達式3……表達式n
  這樣用逗號運算符組成的表達式在程序運行時,是從左到右計算出各個表達式的值,而整個用逗號運算符組成的表達式的值等于最右邊表達式的值,就是"表達式n"的值。在實際的應用中,大部分情況下,使用逗號表達式的目的只是為了分別得到名個表達式的值,而并不一定要得到和使用整個逗號表達式的值。要注意的還有,并不是在程序的任何位置出現(xiàn)的逗號,都可以認為是逗號運算符。如函數(shù)中的參數(shù),同類型變量的定義中的逗號只是用來間隔之用而不是逗號運算符。

條件運算符
  上面我們說過C語言中有一個三目運算符,它就是"?:"條件運算符,它要求有三個運算對象。它可以把三個表達式連接構(gòu)成一個條件表達式。條件表達式的一般形式如下:
    邏輯表達式? 表達式1 : 表達式2
  條件運算符的作用簡單來說就是根據(jù)邏輯表達式的值選擇使用表達式的值。當邏輯表達式的值為真時(非0值)時,整個表達式的值為表達式1的值;當邏輯表達式的值為假(值為0)時,整個表達式的值為表達式2的值。要注意的是條件表達式中邏輯表達式的類型可以與表達式1和表達式2的類型不一樣。下面是一個邏輯表達式的例子。

如有a=1,b=2這時我們要求是取ab兩數(shù)中的較小的值放入min變量中,也許你會這樣寫:
if (amin = a;
else
min = b; //這一段的意思是當a

用條件運算符去構(gòu)成條件表達式就變得簡單明了了:
min = (a  很明顯它的結(jié)果和含意都和上面的一段程序是一樣的,但是代碼卻比上一段程序少很多,編譯的效率也相對要高,但有著和復合賦值表達式一樣的缺點就是可讀性相對效差。在實際應用時根據(jù)自己要習慣使用,就我自己來說我喜歡使用較為好讀的方式和加上適當?shù)淖⒔,這樣可以有助于程序的調(diào)試和編寫,也便于日后的修改讀寫。

指針和地址運算符
  在第四課我們學習數(shù)據(jù)類型時,學習過指針類型,知道它是一種存放指向另一個數(shù)據(jù)的地址的變量類型。指針是C語言中一個十分重要的概念,也是學習C語言中的一個難點。對于指針將會在第九課中做詳細的講解。在這里我們先來了解一下C語言中提供的兩個專門用于指針和地址的運算符:
    * 取內(nèi)容
    & 取地址
  取內(nèi)容和地址的一般形式分別為:
    變量 = * 指針變量
    指針變量 = & 目標變量
  取內(nèi)容運算是將指針變量所指向的目標變量的值賦給左邊的變量;取地址運算是將目標變量的地址賦給左邊的變量。要注意的是:指針變量中只能存放地址(也就是指針型數(shù)據(jù)),一般情況下不要將非指針類型的數(shù)據(jù)賦值給一個指針變量。
下面來看一個例子,并用一個圖表和實例去簡單理解指針的用法和含義。
  設有兩個unsigned int 變量 ABC處CBA 存放在0x0028,0x002A中
  另有一個指針變量 portA 存放在0x002C中
  那么我們寫這樣一段程序去看看*,&的運算結(jié)果
unsigned int data ABC _at_ 0x0028;
unsigned int data CBA _at_ 0x002A;
unsigned int data *Port _at_ 0x002C;
#include
#include
void main(void)
{
SCON = 0x50; //串口方式1,允許接收
TMOD = 0x20; //定時器1定時方式2
TH1 = 0xE8; //11.0592MHz 1200波特率
TL1 = 0xE8;
TI = 1;
TR1 = 1; //啟動定時器
ABC = 10; //設初值
CBA = 20;
Port = &CBA; //取CBA的地址放到指針變量Port
*Port = 100; //更改指針變量Port所指向的地址的內(nèi)容
printf("1: CBA=%d\n",CBA); //顯示此時CBA的值
Port = &ABC; //取ABC的地址放到指針變量Port
CBA = *Port; //把當前Port所指的地址的內(nèi)容賦給變量CBA
printf("2: CBA=%d\n",CBA); //顯示此時CBA的值
printf(" ABC=%d\n",ABC); //顯示ABC的值
}

程序初始時

地址

說明

0x00

0x002DH

0x00

0x002CH

0x00

0x002BH

0x00

0x002AH

0x0A

0x0029H

0x00

0x0028H


  執(zhí)行ABC = 10;向ABC所指的地址0x28H寫入10(0xA),因ABC是int類型要占用0x28H和0x29H兩個字節(jié)的內(nèi)存空間,低位字節(jié)會放入高地址中,所以0x28H中放入0x00,0x29H中放入0x0A

地址

說明

0x00

0x002DH

0x00

0x002CH

0x00

0x002BH

0x00

0x002AH

0x0A

0x0029H

ABC為int類型占用兩字節(jié)

0x00

0x0028H


  執(zhí)行CBA = 20;原理和上一句一樣

地址

說明

0x00

0x002DH

0x00

0x002CH

0x14

0x002BH

CBA為int類型占用兩字節(jié)

0x00

0x002AH

0x0A

0x0029H

ABC為int類型占用兩字節(jié)

0x00

0x0028H


  執(zhí)行Port = &CBA; 取CBA的首地址放到指針變量Port

地址

說明

0x00

0x002DH

0x2A

0x002CH

CBA的首地址存入Port

0x14

0x002BH

0x00

0x002AH

0x0A

0x0029H

0x00

0x0028H


  *Port = 100; 更改指針變量Port所指向的地址的內(nèi)容

地址

說明

0x00

0x002DH

0x2A

0x002CH

0x64

0x002BH

Port指向了CBA所在地址2AH

0x00

0x002AH

并存入100

0x0A

0x0029H

0x00

0x0028H


  其它的語句也是一樣的道理,大家可以用Keil的單步執(zhí)行和打開存儲器查看器一看,這樣就更容易理解了。
      圖7-6 存儲器查看窗
      圖7-7 在串行調(diào)試窗口的最終結(jié)果
sizeof運算符
  看上去這確實是個奇怪的運算符,有點像函數(shù),卻又不是。大家看到size應該就猜到是和大小有關(guān)的吧?是的,sizeof是用來求數(shù)據(jù)類型、變量或是表達式的字節(jié)數(shù)的一個運算符,但它并不像"="之類運算符那樣在程序執(zhí)行后才能計算出結(jié)果,它是直接在編譯時產(chǎn)生結(jié)果的。它的語法如下:
    sizeof (數(shù)據(jù)類型)
    sizeof (表達式)
  下面是兩句應用例句,程序大家可以試著編寫一下。
    printf("char是多少個字節(jié)? ½ 字節(jié)\n",sizeof(char));
    printf("long是多少個字節(jié)? ½ 字節(jié)\n",sizeof(long));
  結(jié)果是:
char是多少個字節(jié)? 1字節(jié)
long是多少個字節(jié)? 4字節(jié)

強制類型轉(zhuǎn)換運算符
  不知你們是否有自己去試著編一些程序,從中是否有遇到一些問題?初學時我就遇到過這樣一個問題:兩個不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)在相互賦值時會出現(xiàn)不對的值。如下面的一段小程序:
void main(void)
{
unsigned char a;
unsigned int b;

b=100*4;
a=b;
while(1);
}
這段小程序并沒有什么實際的應用意義,如果你是細心的朋友定會發(fā)現(xiàn)a的值是不會等于100*4的。是的a和b一個是char類型一個是int類型,從以前的學習可知char只占一個字節(jié)值最大只能是255。但編譯時為何不出錯呢?先來看看這程序的運行情況:
      圖7-8 小程序的運行情況
  b=100*4就可以得知b=0x190,這時我們可以在Watches查看a的值,對于watches窗口我們在第5課時簡單學習過,在這個窗口Locals頁里可以查看程序運行中的變量的值,也可以在watch頁中輸入所要查看的變量名對它的值進行查看。做法是按圖中1的watch#1(或watch#2),然后光標移到圖中的2按F2鍵,這樣就可以輸入變量名了。在這里我們可以查看到a的值為0x90,也就是b的低8位。這是因為執(zhí)行了數(shù)據(jù)類型的隱式轉(zhuǎn)換。隱式轉(zhuǎn)換是在程序進行編譯時由編譯器自動去處理完成的。所以有必要了解隱式轉(zhuǎn)換的規(guī)則:
  1.變量賦值時發(fā)生的隱式轉(zhuǎn)換,"="號右邊的表達式的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換成左邊變量的數(shù)據(jù)類型。就如上面例子中的把INT賦值給CHAR字符型變量,得到的CHAR將會是INT的低8位。如把浮點數(shù)賦值給整形變量,小數(shù)部分將丟失。
  2.所有char型的操作數(shù)轉(zhuǎn)換成int型。
  3.兩個具有不同數(shù)據(jù)類型的操作數(shù)用運算符連接時,隱式轉(zhuǎn)換會按以下次序進行:如有一操作數(shù)是float類型,則另一個操作數(shù)也會轉(zhuǎn)換成float類型;如果一個操作數(shù)為long類型,另一個也轉(zhuǎn)換成long;如果一個操作數(shù)是unsigned類型,則另一個操作會被轉(zhuǎn)換成unsigned類型。
  從上面的規(guī)則可以大概知道有那幾種數(shù)據(jù)類型是可以進行隱式轉(zhuǎn)換的。是的,在C51中只有char,int,long及float這幾種基本的數(shù)據(jù)類型可以被隱式轉(zhuǎn)換。而其它的數(shù)據(jù)類型就只能用到顯示轉(zhuǎn)換。要使用強制轉(zhuǎn)換運算符應遵循以下的表達形式:

  (類型) 表達式

  用顯示類型轉(zhuǎn)換來處理不同類型的數(shù)據(jù)間運算和賦值是十分方便和方便的,特別對指針變量賦值是很有用的?匆幻嬉欢涡〕绦颍

#include
#include

void main(void)
{
char xdata * XROM;
char a;
int Aa = 0xFB1C;
long Ba = 0x893B7832;
float Ca = 3.4534;
SCON = 0x50; //串口方式1,允許接收
TMOD = 0x20; //定時器1定時方式2
TH1 = 0xE8; //11.0592MHz 1200波特率
TL1 = 0xE8;
TI = 1;
TR1 = 1; //啟動定時器
XROM=(char xdata *) 0xB012; //給指針變量賦XROM初值
*XROM = 'R'; //給XROM指向的絕對地址賦值
a = *((char xdata *) 0xB012); //等同于a = *XROM
printf ("%bx %x %d %c \n",(char) Aa, (int) Ba,(int)Ca, a);//轉(zhuǎn)換類型并輸出
while(1);
}

程序運行結(jié)果:1c 7832 3 R
  在上面這段程序中,可以很清楚到到各種類型進行強制類型轉(zhuǎn)換的基本用法,程序中先在外部數(shù)據(jù)存儲器XDATA中定義了一個字符型指針變量XROM,當用XROM=(char xdata *) 0xB012這一語句時,便把0xB012這個地址指針賦于了XROM,如你用XROM則會是非法的,這種方法特別適合于用標識符來存取絕對地址,如在程序前用#define ROM 0xB012這樣的語句,在程序中就可以用上面的方法用ROM對絕對地址0xB012進行存取操作了。
  在附錄三中運算符的優(yōu)先級說明。
  在這課的完結(jié)后,C語言中一些數(shù)據(jù)類型和運算規(guī)律已基本學習完了,下一課會開始講述語法,函數(shù)等。
附 錄 示例程序下載

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