Structure and Bit Operation

C Structures

• Structures 是多個相關的變數的集合，用一個共同的名稱來統稱。

• 譬如要描述平面上的點座標，可以用int x, y;

• 若使用 structures 則可以自定一個叫做t_point 的資料型態，寫成

C Structures(Cont.)

宣告過 structure 之後可以用它來定義變數所以 pt 會包含 x 和 y 兩個 members ，要設定或更改 members 的內容，最直接的方式是使用 member operator “.” 來存取。

○1

○1 ○2

○2

C Structures(Cont.)

• 已經宣告過的 structure 可以再拿來宣告另一個structure 。

• 然後用它來產生變數以及存取 members 。

, ,. . . .

使用 C Structures 來做運算• Structures 的運算可以自己寫 functions

來達到我們想要的功能。• 下面為自定 function 之範例。

• makePoint 與 midPoint 為兩自定 function 。• makePoint 設定點的 x,y 座標， midPoint 為取兩點之中點。• 在主程式裡呼叫 makePoint() 來設定 struct t_point 變數。• mpt 即為 pt1 和 pt2 的中點。

範例 6-1

Structures 參數的傳遞方式• 傳遞 structure 變數到 function ，會用 call-

by-value 方式，所以在 function 裡改變structure 的 members 的值，並不會影響外部的 structure 變數的內容。

• Structures 同樣可以用指標方式來達到 call-by-reference 的效果，通常用傳遞指標的方式會比傳遞整個 structure 來得有效率 (call-by-value 需要複製整個 structure 變數的內容 ) 。

Structures 參數的傳遞方式(Cont.)

• C 提供 typedef 來讓我們宣告新的型別名稱，這樣接下來宣告變數會比較方便。

• 原本產生變數必須使用

• 現在只要用 Point pt;

Structures 參數的傳遞方式(Cont.)

• 所以現在宣告一個指到 struct t_point 的指標可以用

• 把 pp 指到 pt 就和一般變數一樣，要使用 & 來取得structure 的位址

• 透過指標來存取 structure 的 members 有兩種寫法，一種是用標準的 * 先找到指標指的內容，再用“ .” 來取出 member

• 另一種則是用 -> 符號，相當於上面的縮寫

Structures 陣列• 陣列的使用更能說明 structures 的必要性。• 以 struct t_point 為例，要產生 100

個平面上的點來記錄 100 組座標 :• 不使用 structure 要寫成

• 使用 structure 變成

複製 structure members 的值

• 此範例為複製所有structure members 的值，將 a 的座標位置assign 給 b 。

範例 6-6

Structure與指標的應用

Structure參數含有指標• 下面的例子中的 t_point structure 內含有一

個指標 x ，此範例將 link.x 指向陣列 A ，代表 link.x 現在指在陣列 A 的開始位址。

輸出 : arrayA : 0x22FDA0link.x : 0x22FDA0

(每次配置的位址不見得會一樣，此輸出僅供參考。 )

範例 6-2

利用指標指向 structure參數位址• 此範例例用一個指標指向

structure 的參數 a 的位址。• 再利用 ptr=ptr+1 使指標指向

下一個參數 b 的位址。

輸出 : pointer 指向 :apointer 指向 :b

範例 6-3

Structure的衍生－ union與enum

Union

• 除了 structures 之外， C 還提供另一種衍伸型別 unions ，讓我們用同一塊區域來儲存不同類型的資料

• 例如 :

Union(Cont.)

• 用這樣方式產生的變數 u 會有剛好足夠的空間來儲存 int、 float、 char* 三種型別中最大的型別資料。

• 變數 u 每次只能儲存三種型別資料中的一種。• 執行下面的程式，就會對 union 的作用更了解。

範例 6-4

Enum

• Enum 型別用來將一串列舉資料用常數表示。• 預設型別中的資料代號從 0 開始依序遞增。• 另外，也可以自己設定資料的代號。• 以此為例 :• A=0,B=1,C=2,D=3,E=4• 自行設定 :• A=1,B=2,C=2,D=3,E=4

Enum(Cont.)

• 此範例將星球按照離太陽距離排序以 enum型別存好，並將 Mars 與 Earth 拿來比較距離太陽之遠近。

輸出 : Mars is farther from the Sun than Earth is.

參考： http://crasseux.com/books/ctutorial/enum.html

範例 6-5

Bitwise Operations and

Operator Precedence

AND, OR, XOR

AND: & OR: | XOR: ^

執行結果a & b = 0x5a | b = 0xFFa ^ b = 0xFA

AND a = 01010101 b = 10101111 00000101

OR a = 01010101 b = 10101111 11111111

XOR a = 01010101 b = 10101111 11111010

NOT

NOT: ~

a = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101 !a = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 1010執行結果~a = 0xFFFFFFAA

Bit shifts

左移運算子 (<<): 向左移 n 個位元右移運算子 (>>): 向右移 n 個位元

執行結果a << 1 = 0xAAa >> 4 = 0x5

a = 01010101>> 4 00000101

a = 01010101<< 1 10101010

邏輯運算子做執行流程控制時，條件判斷使用僅有 True, False 兩種結果，分別以 1 與 0 表

示在 C 語言中 0 為 False, 非 0 為 True

運算子功能用法&& AND a > b && a <

c

|| OR a > b || a < c

! NOT !(a>b)

邏輯運算子範例 a = 1 b = 2 c = 3

執行結果a>b && b<c: 0a>b || b<c: 1!(a>b): 1

條件運算子條件運算子 (?:) 可藉由判斷式的真假值，來回傳指定的值 C 語言中唯一的三元運算子語法 : 判斷式 ? 結果為真的值 : 結果為假的

值

= 執行結果n = -1

運算子優先序

運算式• 運算式裡分別有運算子及運算元。• 在做運算時，首先要區別出運算子及運算

元，再依據運算子之優先順序做運算。• 計算時可用括號隔開每個需要計算之計算

子，以分辨計算之優先順序。• 下面將以簡表列出常見之運算之優先順序。• 最後一頁會附上所有 C 語言遇到之運算子

的優先順序。

優先序簡表

• 同優先順序之細分請參見最後一頁的附錄。

優先順序運算子敘述結合性

1 "( ) [ ] { }" " . ->"， " " " "括號類，物件存取、指標存取 ( )左結合由左至右

"++ --" " "遞增、遞減 ( ) ( )左結合由左至右、右結合由右至左

"+ -" "~" "!" "* &"，，， " " " " "not" "正負號，一補數，，指標之參照、參考(derefereance address-of)"、

( )右結合由右至左

3 "* / %" " "乘法、除法、餘數4 "+ -" " "加法、減法5 ">> <<" " "位元右移、左移6 "> <" ">= <="， " " " "大於、小於，大於等於、小於等於7 "== !=" " "比較相等、不相等8 "& | ̂ " " and or xor"位元運算之、、9 "&& ||" " and or"邏輯判斷之、10 "?:" " "三元條件運算式11 "=" " "賦值 ( )右結合由右至左

2

( )左結合由左至右

運算子分類• 算術運算子： + 、 - 、 * 、 / 、 % 、 +

+ 、 --• 關係運算子： > 、 < 、 == 、 >= 、

<= 、 !=• 邏輯運算子： && 、 || 、 !• 位元運算子：

& 、 | 、 ~ 、 ^ 、 << 、 >>• 除左移與右移以外，一般的優先順序為：

算術 > 關係 > 位元 > 邏輯

範例 1

• 輸出結果： S=75

• 運算元優先順序：* + |

• 運算式分解 :S=((a+(b*c))|d)

範例 2

• 輸出結果：S=1

• 運算式分解 :S=a && (b-c) || d

範例 3

• 輸出結果 :S=24

• 運算式分解 :S=-a*b+c&d%e|*f-g<<2

S=(((((-a)*b)+c)&(d%e))|(((*f)-g)<<2))

範例 3(Cont.)

• 此為上例之運算優先順序二元樹。

複合指定運算子• += 、 -= 、 *= 、 /= 、 %= 、 <<= 、

>>= 、 &= 、 ^= 、 |=• 複合指定運算子為右結合• 複合指定運算子之運算式例子：• a+=b a=a+b;• 下面為複合指定運算子及一般運算子之混

合範例

範例 1

• 輸出結果：S=-5

• 運算式分解：S=(S+(a-(b*c)))

範例 2

• 輸出結果：S=15

• 由於複合指定運算子為右結合，所以運算式計算順序為：

1. c=c%52. b=b*c3. a=a|b4. S=S+a

範例練習• a=5,b=12,c=6,d=8,e=7,f=9,S=11. S=a+b/c&d<<2|e%f ， S=?

Ans:72. S*=a-b<<c|d*e+f ， S=?

Ans:-8943. S^=a+b|c%d*e ， S=?

Ans:57

Appendix

附錄優先順序運算子敘述範例結合性

-- 字尾遞減 i--{} 組合 {i++;a*=i;}() 函式呼叫或變數初始化 c_tor(int x, int y) : _x(x), _y(y * 10) {}[] 陣列存取 array[4] = 2;. 以物件方式存取成員 obj.age = 34;

++ 字首遞增 ++i-- 字首遞減 --i+ 一元正號 int i = +1;- 一元負號 int i = -1;! 邏輯非not !的備用拼寫~ 按位取反compl ~的備用拼寫(type) 強制型別轉換 int i = (int)floatNum;* 參照 int data = *intPtr;& 取某某的位址(參考) int *intPtr = &data;

size_t s = sizeof(int);

1

++ 字尾遞增 i++

-> 以指標方式存取成員 ptr->age = 34;

由左至右

2 由右至左

if (!done) …

flag1 = ~flag2;

sizeof 某某的大小


/ 除法 float f = 10.0 / 3.0;% 模數(取余) int rem = 4 % 3;+ 加法 int i = 2 + 3;- 減法 int i = 5 - 1;<< 位元左移 int flags = 33 << 1;>> 位元右移 int flags = 33 >> 1;< 小於關聯 if (i < 42) …<= 小於等於關聯 if (i <= 42) ...> 大於關聯 if (i > 42) …>= 大於等於關聯 if (i >= 42) ...== 等於關聯eq ==的備用拼寫!= 不等於關聯not_eq !=的備用拼寫& 位元 ANDbitand &的備用拼寫^ 位元 XOR(獨佔or)xor ^的備用拼寫

| 位元 OR(包含or)

bitor |的備用拼寫

&& 邏輯 AND

and &&的備用拼寫|| 邏輯 ORor ||的備用拼寫

3

* 乘法 int i = 2 * 4;

12 if (conditionA || conditionB) ...

10 flag1 = flag2 | 42;

11 if (conditionA && conditionB) …

8 flag1 = flag2 & 42;

9 flag1 = flag2 ̂42;

由左至右

4

5

6

7

if (i == 42) ...

if (i != 42) …


13 c?t:f 三元條件運算 int i = a > b ? a : b;= 直接賦值 int a = b;+= 以和賦值 a += 3;-= 以差賦值 b -= 4;*= 以乘賦值 a *= 5;/= 以除賦值 a /= 2;%= 以取餘數賦值 a %= 3;<<= 以位元左移賦值 flags <<= 2;>>= 以位元右移賦值 flags >>= 2;&= 以位元AND賦值and_eq &=的備用拼寫^= 以位元XOR賦值xor_eq ^=的備用拼寫|= 以位元OR賦值or_eq |=的備用拼寫

15 , 迴圈評估運算 for (i = 0, j = 0; i < 10; i++, j++) … 由左至右

由右至左14

flags &= new_flags;

flags =̂ new_flags;

flags |= new_flags;

Structure and Bit Operation

Documents

Transcript of Structure and Bit Operation