C语言初阶-操作符详解（1）（上）

1.操作符分类：

算数操作符、移位操作符、位操作符、赋值操作符、单目操作符、关系操作符、逻辑操作符、条件操作符、逗号操作符、下标引用、函数调用和结构体成员

2.算数操作符

+     -    *     /      %

加减乘都很简单，下面主要介绍除法 / 和取余 %

/  除法：

1.整数除法（除号两端都是整数）

2.浮点数除法（除号两端只要有一个小数就执行小数除法）

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 7 / 2;
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

上述代码运行结果是：3。因为除号两端都是整数，所以进行整数除法，7/2=3余1，结果保留整数2。这时有人说了，要得到3.5不是要用浮点型进行接收吗？

下面我们来实验一下：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 7 / 2;
  printf("%d\n", a);
  double b = 7 / 2;
  printf("%lf\n", b);
  return 0;
}

运行结果：

结果我们可以看到还是3，所以说不管我们用什么类型，只要除号两端的数都是整数，它计算的结果都是只保留整数部分的结果。那么我们要怎么得到小数呢？

只需将除号两端的数中的任意一个改成小数就可以了：

上图将7改为7.0，最终结果变为3.5。当然也可以将2改为2.0。

注意：除法中，除数不能为0。否则编译器会报错：

 % 取余：得到的是整除后的余数。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int b = 19 % 5;
  printf("%d\n", b);
  return 0;
}

以上代码结果为：4。因为18/5=3余4，%操作符得到的结果就是余数4。

注意：取余操作符的两个操作数必须都是整数。

3.移位操作符

<< 左移操作符

>>  右移操作符

注： 移位操作符的操作数只能为整数

移位操作符移动的是二进制的信息。因为计算机识别的都是二进制数，我们在输入十进制数或者其他进制的数时，在计算机中都是以二进制存储的。

学过计算机的应该都知道，整数的二进制表示形式有三种：原码、反码和补码。

正整数的原码、反码、补码是相同的。而负整数的原码、反码、补码是要计算的。

首先不管是正整数还是负整数都可以写出二进制原码

1.根据正负直接写出的二进制序列就是原码

例如：int  a = 15;

a写成二进制就是：1111。因为1个整型是4个字节 = 32bit位，a为正整数，所以a的原码、反码和补码用二进制表示为：00000000000000000000000000001111

其中最高位是符号位：

那 int b = -15，b的原码就是 10000000000000000000000000001111

而负数的反码是符号位不变，其他位按位取反：11111111111111111111111111110000

负数的补码是在它的反码的基础上加1:11111111111111111111111111110001

注意：整数在内存中存储的是补码，所以计算的时候也是用补码，比如我们一会要说的移位就是在补码上操作的。

移位移动的是补码的二进制序列。

>>  右移操作符

在学习右移操作符之前我们要知道右移有两种：

1.算数右移：右边丢弃，左边补原来的符号位

2.逻辑右移：右边丢弃，左边补0

C语言没有明确规定使用算数右移还是逻辑右移，但是一般编译器使用的是算数右移

下面我们看一段代码：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 15;
  int b = a >> 1;
  printf("%d\n", b);
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

运行结果：

上述代码中a = 15经过右移一位后得到的结果是7。下面我们来分析一下为什么会得到7：

因为a是正数，它的原码、反码和补码都是：00000000000000000000000000001111

经过算数右移后变为：00000000000000000000000000000111，输出十进制数就得到了7

以上是正整数的移位操作，下面我们来看一下负整数的移位操作，它们的移位过程是否一样呢？

看下面的一段代码及运行结果：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = -15;
  int b = a >> 1;
  printf("%d\n", b);
  return 0;
}

运行结果为：-8。

我们先写出-15的原码二进制表示形式：10000000000000000000000000001111（负数符号位为1）

将-15的原码转换为补码为：11111111111111111111111111110001

将其补码右移一位：11111111111111111111111111111000

我们知道在内存中存储的是补码的二进制形式，但是在打印输出时用的是原码，所以再将右移后的补码转换为原码的二进制表示为：10000000000000000000000000001000，输出十进制数就得到了-8。

这里再补充说明一下负数的补码化为原码的两种方法：

方法1  由于负数的原码转化为补码的过程是，将其原码除符号位以外的其他位取反再加一，那么负数的补码转化为原码的过程完全可以反向进行，即将补码先减一，再将除符号位的其他位取反。

方法2 直接将负数的补码除符号位以外的其他位取反再加一，这样也可以得到原码。

<< 左移操作符

左移操作符的规则很简单：左边丢弃，右边补0

下面我们看一段代码：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 6;
  int b = a << 1;
  printf("%d\n", b);
  return 0;
}

运行结果：12。

因为a是正整数，原、反、补码都是：00000000000000000000000000000110

左移一位补码为：00000000000000000000000000001100，

原码同补码：00000000000000000000000000001100，输出十进制数就得到12。

注意：对于移位操作符来说，不要移动负数位，这是标准未定义的。

4.位操作符

&         按位与

|          按位或

^          按位异或

注：位操作符的操作数必须为整数

&   按位与

看下面一段代码：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 3;
  int b = -5;
  int c = a & b;
  printf("%d\n", c);
  return 0;
}

运行结果：3

在计算机中a的补码为：00000000000000000000000000000011

b的补码为：11111111111111111111111111111011

按位与的规则是：对应的二进制位只要有一个为0，则按位与后的结果为0，两边同时为1，按位与后的结果才为1

那么a&b的补码就是：00000000000000000000000000000011

化为原码：00000000000000000000000000000011，输出十进制数就得到3

|     按位或

看下面一段代码：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 3;
  int b = -5;
  int c = a | b;
  printf("%d\n", c);
  return 0;
}

运行结果：-5

在计算机中a的补码为：00000000000000000000000000000011

b的补码为：11111111111111111111111111111011

在计算机中按位或的规则是：对应的二进制位只要有一个1按位或后的结果就是1，两边同时为0，按位或的结果才为0

那么a | b的补码用二进制表示为：11111111111111111111111111111011

化为原码：10000000000000000000000000000101，输出十进制数为-5

^    按位异或

看下面一段代码：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 3;
  int b = -5;
  int c = a ^ b;
  printf("%d\n", c);
  return 0;
}

运行结果：-8

在计算机中a的补码为：00000000000000000000000000000011

b的补码为：11111111111111111111111111111011

在计算机中按位异或的规则是：对应的二进制位相同为0，相异为1

那么a^b的补码用二进制表示为：11111111111111111111111111111000

化为原码：10000000000000000000000000001000，输出十进制数为-8

位操作符的使用示例：

1.规定不能创建临时变量，实现两数的交换

前面我们学过交换两个变量的值，通过创建临时变量tmp实现：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 3;
  int b = 5;
  printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
  int tmp = a;
  a = b;
  b = tmp;
  printf("交换后：a=%d b=%d\n",a,b);
  return 0;
}

那如果规定不能创建临时变量，如何实现两数的交换？

这时就要用到我们的按位异或操作符 ^ 了。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
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;
}

运行结果：

这就是代码实现啦，具体过程可以根据按位异或的规则自己分析一下。

下面还有几种常见的使用方法：

a ^ a = 0         a ^ 0 = a      a ^ b ^ a = a ^ a ^ b = b（异或满足交换律）

这个也可以用来解释上述代码：将a = a ^ b带入b = a ^ b得到b = (a ^ b) ^ b = a

然后将a = a ^ b和b = a代入a = a ^ b得到a = (a ^ b) ^ a = b，这样就实现了两数的交换。

2.编写代码实现：求一个整数存储在内存中的二进制中的1的个数

直接看代码：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 0;
  int count = 0;
  scanf("%d", &a);
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 32; i++)
  {
    if ((a>>i) & 1 == 1)
    {
      count++;
    }
  }
  printf("%d\n", count);
  return 0;
}

任何数和1相与就能得到它的最低位，比如5&1，如下图：

我们要求一个整数存储在内存中的二进制中的1的个数，就要知道它的补码的每一位，任何数和1相与都能得到最低位，那我们每次将这个整数向右移1位再和1相与就能得到这个整数的每一位，然后写if语句判断每一位是否等于1，满足条件计数器加一，又因为整数在计算机中有32个bit位，外面再写for循环直到将32位每一位都判断完就结束循环，如此以来就实现了题目要求。

5.赋值操作符

=

复合赋值操作符：

+=  -=  *=  /=  %=  >>=  <<=  &=  |=  ^=

 赋值操作符很好用，他可以将你不喜欢的值进行修改。初始化一个变量的值不是你想要的，那就可以在后面用赋值操作符进行修改。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 10;
  a = 20;
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

上述代码初始化a为10，下面可以将a重新赋值位20，最终输出的也是20.

复合赋值操作符用法都相似，这里只说一下+=，其他的与之用法相同

看下面一段代码：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 10;
  a +=  1;
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

运行结果：11

由此可见，a += 1;和a = a + 1;的效果一样，前者可以看做是后者的一种简写方式。

以此类推，-=，*=，/=，.......与其用法相似。