C - OHJELMOINTI

Bittoperaattorit toimivat bitti kerrallaan, joten muuttujan arvoa kokonaisuudessaan ei käsitellä. Operaattorien olemassaolo mahdollistaa C-kielen käytön laiteajurien ja käyttöjärjestelmien ohjelmointiin. Bittioperaattorit antavat kielelle koneläheisten kielten piirteitä. Bittioperaattoreiden käyttö vaatii binäärisen lukujärjestelmän ja muistijärjestelmän ymmärtämisen. Sovellusohjelmien ohjelmointi ei välttämättä vaadi bittioperaattoreiden käyttöä mutta niiden avulla voidaan ohjelmien tehokkuutta parantaa.

LOOGISET BITTITASON OPERAATTORIT

Bittitason loogisia operaattoreita on käytössä neljä. Nämä operaattorit käyttävät kokonaislukutiedon binääristä esitysmuotoa, joten niiden avulla voidaan muokata muistin ja muuttujien sisäisiä bittejä.

Bittitason loogiset operaattorit:



Kukin bittitason looginen operaattori suorittaa bitti-bitiltä -operaation sisäiselle tiedolle. Bittitason operaattoreille soveltuvat char, int ja long -tyyppiset muuttujat ja vakiot, mutta ei liukulukutyyppinen tieto.

BITTITASON AND ( & )

Operaattoria & kutsutaan nimellä bittitason AND-operaatio. AND tulosbitti on ykkönen, ainoastaan mikäli molemmat operandibiteistä on ykkösiä. Bittitason operaattoria & (AND) käytetään testaamaan, onko molemmat operandien bitit ykkösiä.

Bittitason AND-totuustaulu ( & )

Bittitason totuustauluissa voidaan korvata ykkönen sanalla Tosi ja nolla sanalla Epätosi, jolloin molempien bittien on oltava Tosi jotta tulos olisi Tosi.

Rakenne:

Bittitason & (AND) yhdistää kaksi muuttujaa bitti bitiltä:

 
  muuttuja_1 = muuttuja_2 & muuttuja_3;
 

Tuloksena on muuttuja, joka on kahden muuttujan välisen AND-operaattorin aikaansaannos.

Esim.

 
  muuttuja_1 = 9 & 14;
 

Muuttuja muuttuja_1 pitää sisällään luvun 8, joka on tuloksena bittitason &-operaatiosta luvuilla 9 ja 14.

 
  1 0 0 1 (9)
& 1 1 1 0 (14)
  1 0 0 0 (8)
 

 
/* Bittitason AND */

#include <stdio.h>

int main()
{
 int muuttuja_1, muuttuja_2 = 9, muuttuja_3 = 14;
  
 muuttuja_1 = muuttuja_2  &  muuttuja_3;

 printf(”Muuttuja 1. arvo desimaalilukuna %d”, muuttuja_1);

 getch();
 return 0;
}

 

BITTITASON OR ( | )

Bittitason | ( OR ) operaattori asettaa tuloksena olevan bitin ykköseksi, jos jompikumpi tai molemmar operandin biteistä on yksi. Tuloksena olevan bitin arvo on taas nolla, jos molemmat operandin biteistä ovat nollia. Operaattoria | käytetään testaamaan, onko jompikumpi biteistä asetettu ykköseksi.

Bittitason OR totuustaulu ( | )

Totuustaulussa jomman kumman tai molempien bittien on oltava Tosi, jotta tulos on Tosi.

Rakenne:
Bittitason | (OR) yhdistää bitti bitiltä kaksi muuttujaa.

  muuttuja_1 = muuttuja_2 | muuttuja_3;
 

Tuloksena on muuttuja, joka on kahden muuttujan OR -operaation aikaansaannos.

Esim.

muuttuja_1 = 9 | 14;
 

Muuttujan muuttuja_1 arvo on 15.

  1 0 0 1 (9)
| 1 1 1 0 (14)
  1 1 1 1 (15)
 

 
/* Bittitason OR */

#include <stdio.h>

int main()
{
 int muuttuja_1, muuttuja_2 = 9, muuttuja_3 = 14;
  
 muuttuja_1 = muuttuja_2  |  muuttuja_3;

 printf(”Muuttuja 1. arvo desimaalilukuna %d”, muuttuja_1);

 getch();
 return 0;
}

 

BITTITASON XOR ( ^ )

Operaattori ^ tunnetaan nimellä bittitason XOR, tai bittitason ekslusiivinen OR -operaattori. Se asettaa tulosbitin ykkäseksi, jos jompikumpi operandin biteistä on yksi. Mikäli molemmat operandin bitit ovat ykkösiä tai molemmat operandit ovat nollia, XOR asettaa tulosbitin nollaksi.

Bittitason XOR-totuustaulu ( ^ )

XOR-operaattorilla molempien puolien tulee olla Tosi tai molempien puolien on oltava Epätosi, jotta tulos on Tosi.

Rakenne:
Bittitason ^ (XOR) yhdistää bitti bitiltä kaksi muuttujaa:

 
  muuttuja_1 = muuttuja_2 ^ muuttuja_3;
 

Tuloksena on muuttuja, joka on kahden muutujan XOR -operaation aikaansaannos.

Esim.

 
  muuttuja_1 = 9 ^ 14;
 

Muuttujan tulos arvo on 7.

 
  1 0 0 1 (9)
^ 1 1 1 0 (14)
  0 1 1 1 (7)
 

 
/* Bittitason XOR */

#include <stdio.h>

int main()
{
 int muuttuja_1, muuttuja_2 = 9, muuttuja_3 = 14;
  
 muuttuja_1 = muuttuja_2  ^  muuttuja_3;

 printf(”Muuttuja 1. arvo desimaalilukuna %d”, muuttuja_1);

 getch();
 return 0;
}

 

BITTITASON 1:n KOMPLEMENTTI ( ~ )

Operaattori ~ on 1:n komplementtioperaattori. Komplementtioperaattori operoi vain yhdellä operandilla kääntäen operandin bitin vastakohdakseen.

Bittitason 1:n kompelementti totuustaulu ( ~ )

 
1:n komplementti  bitti   Tulos

      ~            1        0
      ~            0        1
      	  
 

Käytettäessä operaattoria ~ saadaan tulokseksi eri arvot riippuen siitä käytetäänkö 16- vai 32-bittistä kääntäjää. Operaattori ei tee lukua negatiiviseksi vaan kääntää numeron bittikuvion päinvastaiseksi.

Rakenne:
Bittitason operaattori ~ kääntää jokaisen bitin vastaiseksi arvokseen.

 
  muuttuja_1 = ~ muuttuja_2;
 

Esim.

 
~ 1 0 0 1 (9)
  0 1 1 0
 

 
/* 1. kompelentti */

#include <stdio.h>

int main()
{
 unsigned char muuttuja_1 = ~9;
 signed char muuttuja_2 = ~9;
 unsigned int muuttuja_3 = ~9;
 signed int muuttuja_4 = ~9;
 unsigned long muuttuja_5 = ~9;
 signed long muuttuja_6 = ~9;

 printf(" Numeron 9 yhden komplementteja eri muuttujatyypeilla:\n\n");
 printf(" unsigned char: %i", muuttuja_1);
 printf("\n signed char: %i", muuttuja_2);
 printf("\n unsigned int: %i", muuttuja_3);
 printf("\n signed int: %i", muuttuja_4);
 printf("\n unsigned long: %i", muuttuja_5);
 printf("\n signed long: %i", muuttuja_6);

 getch();
 return 0;
}

 

ESIMERKKEJÄ BITTITASON OPERAATTOREIDEN KÄYTÖSTÄ

Esimerkki.

 
 /* Ohjelmassa käytetään operaattoria & tarkistamaan 
    onko numero pariton vai parillinen */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  int input = 2;

  if (input & 1)
    printf(”Numero on pariton”);
  else
    printf(”Numero on parillinen”);
}

 

Esim.

 
/* Ohjelma muuntaa syötetyt kirjaimet isoiksi, elleivät ne jo ole isoja */

#include <stdio.h>
#define BITMASK (0xDF)

int main(void)
{
  char first, middle, last;

  first = 's';
  middle = 'B';
  last = 'p';

  first = first & BITMASK;
  middle = middle & BITMASK;
  last = last & BITMASK;

  printf( "Kirjaimet ovat: %c %c %c",first, middle, last);

  getch();
  return 0;
}

 

Esimerkki.

 
/* Ohjelmassa käytetään bittikohtaista siirto-operaattoria */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  int num1 = 25, num2 = 102, shift1, shift2;

  shift1 = num2 << 3;
  printf( "25 siirrettyna vasemmalle kolme kertaa on %d\n", shift1 );

  shift2 = num1 >> 3;
  printf("102 siirrettyna oikealle kolme kertaa on %d\n", shift2);

  getch();
  return 0;
}

 

Esimerkki.

 
/* Kertominen ja jakaminen bittisiirroilla */

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  int num1=16, num3 = 16, num4 = 0x8000;

  num1 = num1 << 4;
  num3 = num3 >> 2;
  num4 = num4 >> 1;

  printf(” 16 * 16 on %d\n”, num1);
  printf(” 16 / 16 on %d ja 0x800 / 2 on 0x %x\n”, num3, num4);

  return 0;
}