10.1. 什么是“位屏蔽(bit masking)”? 位屏蔽的含义是从包含多个位集的一个或一组字节中选出指定的一(些)位。为了检查一个字节中的某些位，可以让这个字节和屏蔽字(bit mask)进行按位与操作(C的按位与运算符为＆)——屏蔽字中与要检查的位对应的位全部为1，而其余的位(被屏蔽的位)全部为0。例如，为了检查变量flags的最低位，你可以让flags和最低位的屏蔽字进行按位与操作：
flags&1；
为了置位所需的位，可以让数据和屏蔽字进行按位或操作(C的按位或运算符为|)。例如，你可以这样置位flags的最低位：
flags = flags | 1；
或者这样：
flags |= 1；
为了清除所需的位，可以让数据和对屏蔽字按位取反所得的值进行按位与操作。例如，你可以这样清除flags的最低位：
flags = flags& ~1;
或者这样：
flags&=~1 ;
有时，用宏来处理标志会更方便，例10．2中的程序就是通过一些宏简化了位操作。 例10．2 能使标志处理更方便的宏
/* Bit Masking * /
/ * Bit masking can be used to switch a character
between lowercase and uppercase * /
#define BIT_POS(N) ( 1U �0�0(N) )
#define SET_FLAG(N,F) ( (N) | = (F) )
#define CLR_FLAG(N,F) ( (N) &= - (F) )
#define TST_FLAGCN,F) ( (N) & (F) )
#define BIT_RANGE(N,M) ( BIT_POS((M) + 1- (N))-1<<(N))
#define BIT_SHIFTL(B,N) ( (unsigned)(B)�0�0(N) )
#define BIT_SHIFTR(B,N) ( (unsigned)(B)�0�3(N) )
#define SET_MFLAG(N,F,V) ( CLR_FLAG(N,F), SET_FLAG(N,V) )
#define CLR_MFLAG(N,F) ( (N) &= ~(F) )
#define GET_MFLAG(N,F) ( (N) & (F) )
# include
void main()
{
unsigned char ascii_char = 'A'; /* char = 8 bits only */
int test_nbr = 10;
printf("Starting character = %c\n" , ascii_char);
/" The 5th bit position determines if the character is
uppercase or lowercase.
5th bit = 0 - Uppercase
5th bit = 1- Lowercase * /
printf ("\nTurn 5th bit on = %c\n" , SET_FLAG(ascii_char, BIT_POS(5)));
printf ("Turn 5th bit off = %c\n\n",CLR_FLAG(ascii_char, BIT_POS(5)));
printf ("Look at shifting bits\n");
printf (" = = = = = = = = = = = = = = = =\n" );
printf ("Current value = %d\n" , test_nbr)i
printf ("Shifting one position left = %d\n" ,
test_nbr = BIT_SHIFTL(test_nbr, 1) );
printf ("Shifting two positions right = %d\n" ,
BIT_SHIFTR(test_nbr, 2) );
}
宏BIT_POS(N)能返回一个和N指定的位对应的屏蔽字(例如BIT_POS(O)和BIT_POS(1)分别返回最低位和倒数第二位的屏蔽字)，因此你可以用
#define A_FLAG BIT_POS(12)
#define A_FLAG BIT_P0S(13)
代替
#define A_FLAG 4096
#define A_FLAG 8192
这样可以降低出错的可能性。
宏SET_FLAG(N，F)能置位变量N中由值F指定的位，而宏CLR_FLAG(N，F)则刚好相反，它能清除变量N中由值F指定的位。宏TST_FLAG(N，F)可用来测试变量N中由值F指定的位，例如：
if (TST_FLAG (flags, A_FLAG))
/* do something * /;
宏BIT_RANGE(N，M)能产生一个与由N和M指定的位之间的位对应的屏蔽字，因此，你可以用
# define FIRST_OCTAL_DIGIT BIT_RANGE (0,2) /*111"/
# define SECOND-OCTAL-DIGIT BIT-RANGE(3,5) /* 111000*/
代替
#define FIRST_OCTAL_DIGIT 7 /*111*/
#define SECOND_OCTAL_DIGIT 56 /* 111000 * /
这样可以更清楚地表示所需的位。
宏BIT_SHIFT(B，N)能将值B移位到适当的区域(从由N指定的位开始)。例如，如果你用标志C表示5种可能的颜色，你可以这样来定义这些颜色：
#define C_FLAG BIT-RANGE(8,10) /* 11100000000 */
/* here are all the values the C flag can take on * /
# define C_BLACK BIT-SHIFTL(0,8) /* ooooooooooo */
# define C-RED BIT_SHIFTL(1,8) /* 00100000000 */
# define C-GREEN BIT_SHIFTL(2,8) /* 01000000000 */
# define C-BLUE BIT-SHIFTL(3,8) /* 01100000000 */
# define C_WHITE BIT-SHIFTL(4,8) /* 10000000000 */
# defineC-ZERO C-BLACK
# defineC-LARGEST C-WHITE
/* A truly paranoid programmer might do this */
#if C_LARGEST > C_FLAG
Cause an error message. The flag C_FLAG is not
big enough to hold all its possible values.
#endif /* C_LARGEST > C_FLAG */
宏SET_MFLAG(N，F，V)先清除变量N中由值F指定的位，然后置位变量N中由值V指定的位。宏CLR_MFLAG(N，F)的作用和CLR_FLAG(N，F)是相同的，只不过换了名称，从而使处理多位标志的宏名字风格保持一致。宏GET_MFLAG(N，F)能提取变量N中标志F的值，因此可用来测试该值，例如：
if (GET_MFLAG(flags, C_FLAG) == C_BLUE)
/*do something */;
注意：宏BIT_RANGE()和SET_MFLAG()对参数N都引用了两次，因此语句
SET_MFLAG(*x++，C_FLAG，C_RED)；
的行为是没有定义的，并且很可能会导致灾难性的后果。 请参见：
10．1 用什么方法存储标志(flag)效率最高?
10．3 位域(bit fields)是可移植的吗?10.2. 位域(bit fields)是可移植的吗? 位域是不可移植的。因为位域不能跨越机器字，而且不同计算机中的机器字长也不同，所以一个使用了位域的程序在另一种计算机上很可能无法编译。
假设你的程序能在另一种计算机上编译，将位分配给位域时所遵循的顺序仍然是没有定义的。因此，不同的编译程序，甚至同一编译程序的不同版本所产生的代码，很可能无法在由原来的编译程序所生成的数据上工作。通常应该避免使用位域，除非计算机能直接寻址内存中的位并且编译程序产生的代码能利用这种功能，并且由此而提高的速度对程序的性能是至关重要的。
请参见：
10．1 用什么方法存储标志(flag)效率最高?
10．2 什么是“位屏蔽(bit masking)”?10.3. 移位和乘以2这两种方式中哪一种更好? 不管你采用哪种方式，任何合格的优化编译程序都会产生相同的代码，因此你可以采用使
程序的上下文更易读的那种方式。你可以用DOS／Windows上的CODEVIEW或UNIX机上
的反汇编程序(通常被称为"dis”)这样的工具来查看下述程序的汇编代码：
例10．4乘以2和左移一位经常是相同的
void main()
{
unsigned int test_nbr = 300;
test_nbr * =2;
test_nbr = 300;
test_nbr << = 1;
}
请参见：
10．1 用什么方法存储标志(flag)效率最高?10.4. 什么是高位字节和低位字节? 通常我们从最高有效位(most significant digit)开始自左向右书写一个数字。在理解有效位这个概念时，可以想象一下你的支票数额的第一位增加1和最后一位增加1之间的巨大区别，前者肯定会让你喜出望外。
计算机内存中一个字节的位相当于二进制数的位，这意味着最低有效位表示1，倒数第二个有效位表示2×1或2，倒数第三个有效位表示2×2×1或4，依此类推。如果用内存中的两个字节表示一个16位的数，那么其中的一个字节将存放最低的8位有效位，而另一个字节将存放最高的8位有效位，见图10．5。存放最低的8位有效位的字节被称为最低有效位字节或低位字节，而存放最高的8位有效位的字节被称为最高有效位字节或高位字节。
高位字节 低位字节
↓--------------------------↓ ↓---------------------------↓ 1514131211109.8.7.6.5.4.3.2.1.0. 图 10.5 双字节整数中的位
请参见：
10. 6 16位和32位的数是怎样存储的10.5. 16位和32位的数是怎样存储的? 一个16位的数占两个字节的存储空间，即高位字节和低位字节(见10．5中的介绍)。如果你是在纸上书写一个16位的数，你总是会把高位字节写在前面，而把低位字节写在后面。然而，当这个数被存储到内存中时，并没有固定的存储顺序。
如果我们用M和L分别表示高位字节和低位字节，那么可以有两种方式把这两个字节存储到内存中，即M在前L在后或者L在前M在后。把M存储在前的顺序被称为“正向(forward)”或“高位优先(big—endian)”顺序；把L存储在前的顺序被称为“逆向(reverse)”或“低位优先(little—endian)”顺序。
big—endian这个术语的含义是数的“高位(big end)”存储在前，同时这也是对《Gulliver'sTravels》这本书中的一个词的引用，在该书中big—endian一词是指那些从大头开始吃一个煮鸡蛋的人。
大多数计算机按正向顺序存储一个数，Intel CPU按逆向顺序存储一个数，因此，如果试图将基于Intel CPU的计算机连到其它类型的计算机上，就可能会引起混乱。
一个32位的数占4个字节的存储空间，如果我们按有效位从高到低的顺序，分别用Mm，Ml，Lm和Ll表示这4个字节，那么可以有4!(4的阶乘，即24)种方式来存储这些字节。在过去的这些年中，人们在设计计算机时，几乎用遍了这24种方式。然而，时至今天，只有两种方式是最流行的，一种是(Mm，MI，Lm，LD，也就是高位优先顺序，另一种是(Ll，Lm，Ml，Mm)，也就是低位优先顺序。和存储16位的数一样，大多数计算机按高位优先顺序存储32位的数，但基于Intel CPU的计算机按低位优先顺序存储32位的数。 请参见：
10．5什么是高位字节和低位字节? 第十一章 调 试 调试(debugging)是指去掉程序中的错误(通常被称为bugs)的过程。一个错误可能非常简单，例如拼错一个单词或者漏掉一个分号；也可能比较复杂，例如使用一个指向并不存在的地址的指针。无论错误的复杂程度如何，掌握正确的调试方法都能使程序员受益匪浅。11.1. 如果我运行的程序挂起了，应该怎么办? 当你运行一个程序时会有多种原因使它挂起，这些原因可以分为以下4种基本类型：
(1)程序中有死循环；
(2)程序运行的时间比所期望的长；
(3)程序在等待某些输入信息，并且直到输入正确后才会继续运行；
(4)程序设计的目的就是为了延迟一段时间，或者暂停执行。
在讨论了因未知原因而挂起的程序的调试技巧后，将逐个分析上述的每种情况。
调试那些因未知原因而挂起的程序是非常困难的。你可能花费了很长的时间编写一个程序，并努力确保每条代码都准确无误，你也可能只是在一个原来运行良好的程序上作了一个很小的修改，然而，当你运行程序时屏幕上却什么也没有显示。如果你能得到一个错误的结果，或者部分结果，你也许知道应该作些什么修改，而一个空白的屏幕实在令人沮丧，你根本不知道错在哪里。
在开始调试这样一个程序时，你应该先检查一下程序结构，然后再按执行顺序依次查看程序的各个部分，看看它们是否能正确运行。
例如，如果主程序只包含3个函数调用——A()、B()和C()，那么在调试时，你可以先检查函数A()是否把控制权返回给了主程序。为此，你可以在调用函数A()的语句后面加上exit()命令，也可以用注释符把对函数B()和C()的调用括起来，然后重新编译并运行这个程序。
注意：通过调试程序(debugger)也可以做到这一点，然而上述方法是一种很传统的调试方法。调试程序是一个程序，它的作用是让程序员能够观察程序的运行情况、程序的当前运行行号、变量的值，等等。
此时你将看到函数A()是否将控制权返回给了主程序——如果该程序运行并退出，你可以判断是程序的其它部分使程序挂起。你可以用这种方法测试程序的每一部分，直到发现使程序挂起的那一部分，然后集中精力修改相应的函数。
有时，情况会更复杂一些。例如，使程序挂起的函数本身是完全正常的，问题可能出在该函数从别的地方得到了一些错误的数据。这时，你就要检查该函数所接受的所有的值，并找出是哪些值导致了错误操作。
技巧：监视函数是调试程序的出色功能之一。
分析下面这个简单的例子将帮助你掌握这种技巧的使用方法：
#include
#include
/*
* Declare the functions that the main function is using
*/
int A(), B(int), C(int, int);
/*
* The main program
*/
int A(), B(), C(); /*These are functions in some other
module * /
int main()
{
int v1, v2, v3;
v1 = A();
v2 = B(v1);
v3 = C(v1, v2);
printf ("The Result is %d. \n" , v3);
return(0) ;
}
你可以在调用函数A()的语句后输出变量v1的值，以确认它是否在函数B()所能接受的值的范围之内，因为即使是函数B()使程序挂起，它本身并不一定就有错，而可能是因为函数A()给了函数B()一个并非它所期望的值。
现在，已经分析了调试“挂起”的程序的基本方法，下面来看看一些使程序挂起的常见错误。
死循环
当你的程序出现了死循环时，机器将无数次地执行同一段代码，这种操作当然是程序员所不希望的。出现死循环的原因是程序员使程序进行循环的判断条件永远为真，或者使程序退出循环的判断条件永远为假。下面是一个死循环的例子：
/* initialize a double dimension array */
for (a = 0 ; a < 10; ++a )
{
for(b = 0; b<10; ++a)
{
array[a][b]==0;
}
}
这里的问题是程序员犯了一个错误(事实上可能是键入字母的错误)，第二个循环本应在变量b增加到10后结束，但是却从未让变量b的值增加!第二个for循环的第三部分增加变量a的值，而程序员的本意是要增加变量b的值。因为b的值将总是小于10，所以第二个for循环会一直运行下去。
怎样才能发现这个错误呢?除非你重新阅读该程序并注意到变量b的值没有增加，否则你不可能发现这个错误。当你试图调试该程序时，你可以在第二个for循环的循环体中加入这样一条语句：
printf(" %d %d %d\n" , a , b , array[a][b]) ;
这条语句的正确输出应该是：
0 0 0
0 1 0
(and eventually reaching)
9 9 0
但你实际上看到的输出却是：
0 0 0
1 0 0
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