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: . 、 ->
上述的操作符,我们已经讲过算术操作符、赋值操作符、逻辑操作符、条件操作符和部分的单目操作符,今天继续介绍⼀部分,操作符中有⼀些操作符和⼆进制有关系,我们先铺垫⼀下⼆进制的和进制转换的知识。
2、二进制和进制转换
其实我们经常能听到2进制、8进制、10进制、16进制这样的讲法,那是什么意思呢? 其实2进制、8进制、10进制、16进制是数值的不同表示形式而已。
比如:数值15的各种进制的表示形式:
15的2进制:1111 15的8进制:17 15的10进制:15 15的16进制:F
我们重点介绍⼀下⼆进制:
首先我们还是得从10进制讲起,其实10进制是我们生活中经常使用的,我们已经形成了很多尝试:
• 10进制中满10进1
• 10进制的数字每一位都是0~9的数字组成
其实二进制也是⼀样的
• 2进制中满2进1
• 2进制的数字每⼀位都是0~1的数字组成
那么 1101 就是⼆进制的数字了。
2.1、2进制转10进制
其实10进制的123表示的值是⼀百⼆⼗三,为什么是这个值呢?其实 10进制的每⼀位是权重的,10进制的数字从右向左是个位、⼗位、百位....,分别每⼀位的权重是 10^0, 10^1, 10^2...
如下图:
2进制和10进制是类似的,只不过2进制的每⼀位的权重, 从右向左是: 2^0, 2^1, 2^2...
如果是2进制的1101,该怎么理解呢?
2.1.1、10进制转2进制数字
2.2、2进制转8进制和16进制
8进制的数字每⼀位是0~7的,0~7的数字,各自写成2进制,最多有3个2进制位就足够了 ,比如7的⼆进制是111,所以在2进制转8进制数的时候, 从2进制序列中右边低位开始向左每3个2进制位会换算⼀个8进制位,剩余不够3个2进制位的直接换算。
如:2进制的01101011,换成8进制:0153, 0开头的数字,会被当做8进制。
2.2.2、2进制转16进制
16进制的数字每⼀位是0~9,a ~f 的,0~9,a ~f的数字,各自写成2进制,最多有4个2进制位就足够了, 比如 f 的⼆进制是1111,所以在2进制转16进制数的时候, 从2进制序列中右边低位开始向左每4个2进制位会换算⼀个16进制位,剩余不够4个⼆进制位的直接换算。
如:2进制的01101011,换成16进制:0x6b, 16进制表示的时候前面加0x
3. 原码、反码、补码
整数的2进制表示方法有三种,即原码、反码和补码。
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。
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。
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。
反码得到原码也是可以使用:取反,+1的操作。
对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么呢?
在计算机系统中,数值⼀律用补码来表示和存储。原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域统⼀处理;同时,加法和减法也可以统⼀处理(CPU只有加法器),此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。
此处只讲解原反补码的基本概念,后面章节会详细讲解如何进行计算。
4. 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是整数。
4.1 左移操作符
移位规则:左边抛弃、右边补0
#include <stdio.h> int main() { int num = 10; int n = num<<1; printf("n= %d\n", n); printf("num= %d\n", num); return 0; }
4.2 右移操作符
移位规则:首先右移运算分两种:
1. 逻辑右移:左边用0填充,右边丢弃
2. 算术右移:左边用原该值的符号位填充,右边丢弃
#include <stdio.h> int main() { int num = -10; int n = num>>1; printf("n= %d\n", n); printf("num= %d\n", num); return 0; }
此处暂时记住结论,VS右移时遵守算术右移。后序会详细讲解。
警告⚠️:
对于移位运算符,不要移动负数位,这个是标准未定义的。
例如:
int num = 10; num>>-1;//error
5. 位操作符:&、|、^、~
位操作符有 (都是使用二进制计算) :
& //按位与 1&1=1 1&0=0 0&0=0 同时为真才为真 | //按位或 1|0=1 1|1=1 0|0=0 一个为真则为真 ^ //按位异或 相同为0 相异为1 ~ //按位取反 ~0为1 ~1为0
注:他们的操作数必须是整数。
直接上代码:
#include <stdio.h> int main() { int num1 = 3; int num2 = 5; printf("%d\n", num1 & num2); printf("%d\n", num1 | num2); printf("%d\n", num1 ^ num2); printf("%d\n", ~0); return 0; }
初次学习位运算建议用正数举例,因为原反补码相同,更容易理解。
注:屏幕上打印的是原码,计算的是补码,在内存中存储的是补码。
⼀道变态的面试题:
不能创建临时变量(第三个变量),实现两个数的交换。
#include <stdio.h> int main() { int a = 10; int b = 20; a = a^b; b = a^b; a = a^b; printf("a = %d b = %d\n", a, b); return 0; }
练习1:编写代码实现:求⼀个整数存储在 内存中(补码) 的⼆进制中1的个数。
参考代码: //方法1 #include <stdio.h> int main() { int num = 10; int count= 0;//计数 while(num) { if(num%2 == 1) count++; num = num/2; } printf("二进制中1的个数 = %d\n", count); return 0; } //思考这样的实现⽅式有没有问题?
如上图所示,如果为-10,次代码就有问题,因为负数原反补码不相同。
//方法2: #include <stdio.h> int main() { int num = -1; int i = 0; int count = 0;//计数 for(i=0; i<32; i++) { if( num & (1 << i) ) count++; } printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count); return 0; } //思考还能不能更加优化,这⾥必须循环32次的。
//⽅法3: #include <stdio.h> int main() { int num = -1; int i = 0; int count = 0;//计数 while(num) { count++; num = num&(num-1); } printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count); return 0; } //这种⽅式是不是很好?达到了优化的效果,但是难以想到。
练习2:⼆进制位置0或者置1
编写代码将13⼆进制序列的第5位修改为1,然后再改回0
13的2进制序列: 00000000000000000000000000001101 将第5位置为1后:00000000000000000000000000011101 将第5位再置为0:00000000000000000000000000001101
参考代码:
#include <stdio.h> int main() { int a = 13; a = a | (1<<4); printf("a = %d\n", a); a = a & ~(1<<4); printf("a = %d\n", a); return 0; }
6. 单目操作符
单目操作符有这些:
!、 ++ 、 -- 、 & 、 * 、 + 、 - 、 ~ 、 sizeof 、 ( 类型 )
单目操作符的特点是只有⼀个操作数,在单目操作符中 只有&和*没有介绍,这2个操作符,我们放在学习指针的时候学习。
7. 逗号表达式
exp1, exp2, exp3, …expN
逗号表达式,就是用逗号隔开的多个表达式。
逗号表达式,从左向右依次执行。
整个表达式的结果是最后⼀个表达式的结果。
//代码1 #include<stdio.h> int main() { int a = 1; int b = 2; int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式 //c是多少? printf("c = %d\n", c); return 0; }
注:逗号表达式需要小括号包括喔,不然就不是逗号表达式啦!!!
int a = 1; int b = 2; int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//此处为逗号表达式 int c = a > b, a = b + 10, a, b = a + 1;//此处为有问题表达式,a和b都重定义了 //此条代码的实质为下: int c=a >b; int a=b + 10;//前面已经定义a了,还定义一次所以导致重定义行为 int a; int b=a + 1;//前面已经定义b了,海淀一一次所以导致重定义行为
//代码2 if (a =b + 1, c=a / 2, d > 0)
//代码3 a = get_val(); count_val(a); while (a > 0) { //业务处理 a = get_val(); count_val(a); } //循环前需要执行一段表达式,循环体也需要执行该段表达式 //符合逗号表达式原则,因此可以在循环条件前加该段表达式 如果使⽤逗号表达式,改写: while (a = get_val(), count_val(a), a>0) { //业务处理 }
总结
本篇博客就结束啦,谢谢大家的观看,如果公主少年们有好的建议可以留言喔,谢谢大家啦!