【C语言】8.C语言操作符详解（1）
文章目录
- 1.操作符的分类
- 2.⼆进制和进制转换
- 3.原码、反码、补码
- 4.移位操作符
- 4.1 左移操作符
- 4.2 右移操作符
- 5.位操作符：&、|、^、~
- 5.1 &：按位与
- 5.2 |：按位或
- 5.3 ^：按位异或
- 5.4 ~：按位取反
- 5.5 例题
- 例题1
- 例题2
- 例题3
- 例题4
1.操作符的分类
-
算术操作符：
+、-、*、/、% -
移位操作符:
<<,>> -
位操作符:
&,|,^ -
赋值操作符:
=、+=、-=、*=、/=、%=、<<=、>>=、&=、|=、^= -
单目操作符：
！、++、--、&、*、+、-、~、sizeof、(类型) -
关系操作符:
>、>=、<、<=、==、!= -
逻辑操作符：
&&、|| -
条件操作符：
? : -
逗号表达式：
, -
下标引用：
[] -
函数调用：
() -
结构成员访问：
.、->
2.⼆进制和进制转换
进制转换的教程网上比比皆是，而且视频看起来肯定比文字清晰。这里就不过多赘述了。
我们需要掌握一下几个：
- 2进制
转10进制 - 10进制
转2进制 - 2进制
转8进制和16进制 - 8进制和16进制
转2进制 - 8进制
转16进制 - 16进制
转8进制
3.原码、反码、补码
整数的2进制表示方法有三种：
-
原码
-
反码
-
补码
有符号整数的三种表示方法均有符号位和数值位两部分，2进制序列中，最高位的1位是被当做符号位，剩余的都是数值位。
符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”。
正整数的原、反、补码都相同。
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。
反码：正数反码和原码一样。
补码：正数补码和原码一样。
负整数的三种表示方法各不相同。
原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。（注意符号位）
反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码：反码+1就得到补码。
4.移位操作符
只有整数才能运用移位操作符。
4.1 左移操作符
例1：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int n = num<<1;//10补码: 00000000 00000000 00000000 00001010//10<<1补码:0 00000000 00000000 00000000 00010100//这里最前面的0被丢掉了printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}
打印：
n= 20
num= 10
例2：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = -1;int n = num<<1;//-1原码： 10000000 00000000 00000000 00000001//-1反码： 11111111 11111111 11111111 11111110//-1补码： 11111111 11111111 11111111 11111111
//-1<<1补码：0 11111111 11111111 11111111 11111110//这里最前面的0被丢掉了printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}
打印：
n= -2
num= -1
4.2 右移操作符
右移运算分两种：
-
逻辑右移：左边用0填充，右边丢弃。
-
算术右移：左边用原该值的符号位填充（正数左边补0，负数左边补1），右边丢弃。
右移是算术右移还是逻辑右移是取决于编译器的。通常采用的都是算数右移。
例1：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = -10;//-10原码：10000000 00000000 00000000 00001010//-10反码：11111111 11111111 11111111 11110101//-10补码：11111111 11111111 11111111 11110110//逻辑右移：01111111 11111111 11111111 11111011 |0(这个0被丢弃了)//算术右移：11111111 11111111 11111111 11111011 |0(这个0被丢弃了)//这里采用算数右移//右移补码：11111111 11111111 11111111 11111011//右移反码：10000000 00000000 00000000 00000100//右移原码：10000000 00000000 00000000 00000101--->-5int n = num>>1;printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}
打印：
n= -5
num= -10
5.位操作符：&、|、^、~
双目操作符：
- &：按位与
- |：按位或
- ^：按位异或
单目操作符：
- ~：按位取反
5.1 &：按位与
有0则0。
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110int b = -7;//-7的原码：10000000 00000000 00000000 00000111//-7的反码：11111111 11111111 11111111 11111000//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001int c = a & b;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001//a & b补码：：00000000 00000000 00000000 00000000-->0printf("n= %d\n", c);return 0;
}
打印：
n= 0
5.2 |：按位或
有1则1。
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110int b = -7;//-7的原码：10000000 00000000 00000000 00000111//-7的反码：11111111 11111111 11111111 11111000//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001int c = a | b;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001//a | b补码：11111111 11111111 11111111 11111111//a | b反码：10000000 00000000 00000000 00000000//a | b原码：10000000 00000000 00000000 00000001-->-1printf("n= %d\n", c);return 0;
}
打印：
n= -1
5.3 ^：按位异或
相同为0，不同为1。
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110int b = -7;//-7的原码：10000000 00000000 00000000 00000111//-7的反码：11111111 11111111 11111111 11111000//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001int c = a ^ b;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001//a ^ b补码：11111111 11111111 11111111 11111111//a ^ b反码：10000000 00000000 00000000 00000000//a ^ b原码：10000000 00000000 00000000 00000001-->-1printf("n= %d\n", c);return 0;
}
打印：
n= -1
5.4 ~：按位取反
按2进制位取反
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;//0的原码：00000000 00000000 00000000 00000000//~a补码： 11111111 11111111 11111111 11111111//~a反码： 10000000 00000000 00000000 00000000 //~a原码： 10000000 00000000 00000000 00000001-->-1printf("n= %d\n", ~a);return 0;
}
打印：
n= -1
5.5 例题
例题1
不创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。
方法1：
int main() {int a = 3;int b = 5;printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);a = a + b;b = a - b;a = a - b;printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);return 0;
}
打印：
交换前：a=3 b=5
交换后：a=5 b=3
上面这个方法有点问题，如果a+b的和超过了一个整型数据的存储大小，那么就计算不了了。
方法2：
int main() {int a = 3;int b = 5;printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);a = a ^ b;b = a ^ b;a = a ^ b;printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);return 0;
}
打印：
交换前：a=3 b=5
交换后：a=5 b=3
为什么呢？
因为异或操作符，相同两个数异或为0。
3^3=0
a^a=0
0异或任何数都为数的本身 。
0^3=3
0^a=a
异或是支持交换率的。
例题2
编写代码实现：求一个整数存储在内存中的二进制中1的个数。
int count_bit_onr(unsigned int n) {int count = 0;while (n) {if ((n % 2) == 1) {count++;}n = n / 2;}return count;
}int main() {int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = count_bit_onr(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}
输入：
15
打印：
4
也可以这么写：
int count_bit_onr(int n) {int i = 0;int count = 0;for (i = 0; i < 32; i++) {if ((n >> 1) & 1 == 1) {count++;}}return count;
}int main() {int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = count_bit_onr(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}
输入-1会打印32
这个算法的原理：
-1补码：11111111 11111111 11111111 11111111
1补码： 00000000 00000000 00000000 00000001
-1&1= 00000000 00000000 00000000 00000001
不论-1的补码前面多少个1，只要和1按位与后就只看最后一位是不是1。
然后运用移位操作符，将每一位都和1按位与，统计出一共多少个1。
其实还有更加巧妙地算法：
n=n&(n-1)
例如：n=11
n = 1011
n-1 = 1010
n&(n-1) = 1010
因为n=n&(n-1)，所以现在新的n是1010
n = 1010
n-1 = 1001
n&(n-1) = 1000
因为n=n&(n-1)，所以现在新的n是1000
n = 1000
n-1 = 0111
n&(n-1) = 0000
从这三次变化里面我们可以看到，我们执行了一次n=n&(n-1)，那么n最右面那个1就会消失。把所有的1都去掉后就变成0了。
例题3
写一个代码，判断n是否为2的次方数。
首先我们先看看2的次方数：
000010
000100
001000
010000
100000
可以看出2的次方数里面只有1个1。
if (n & (n - 1) == 0) {printf("yes")
}
例题4
编写代码，将13二进制序列的第五位修改为1，然后改回0。
第5位改成1，第5位就和1或|，其他位都是0。
第5位改为0，第5位就和0与&，其他位都是1。
int main() {int a = 13;//13原码：00000000 00000000 00000000 00001101//13补码：00000000 00000000 00000000 00001101//16补码：00000000 00000000 00000000 00010000//16|13：00000000 00000000 00000000 00011101-->29int n = 5;a = a | (1 << (n - 1));printf("%d\n", a);a &= ~(a << (n - 1));printf("%d\n", a);return 0;
}
打印：
29
13