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c语言:操作符详解(上)

作者:付梓时间:2024-03-24 18:25:46分类:名人名句

简介  文章浏览阅读1k次,点赞43次,收藏36次。在写代码时候,一定会涉及到计算。C语言中为了方便运算,提供了一系列操作符,其中有一组操作符叫:**算术操作符**。分别是: `+ - */ %` ,这些操作符都是**双目操作符**。**注:**操作符也被叫做:运算符

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一、操作符的分类二、二进制和进制转换1.2进制转10进制2.10进制转2进制3.2进制转8进制4.2进制转16进制 三、原码、反码、补码四、算术操作符+、-、*、/、%1.**`+`和`-`**2.`*`3.`/`4.`%` 五、移位操作符1.左移操作符2.右移操作符 六、位操作符:&、|、^、~七、赋值操作符:=和复合赋值1.连续赋值2.复合赋值符 八、 单目操作符1.逻辑反操作符 !2.自增和自减操作符 ++、--3.取地址操作符 & 与解引用操作符 *(1)取地址操作符(2)指针变量(3)解引用操作符 4.正负号操作符+、-5.sizeof操作符6.强制类型转换(类型)

一、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: . 、->

hello,宝子们!今天先介绍前半部分操作符,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和进制转换的知识。

二、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 :111115的8进制 :1715的10进制:1515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110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12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。

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 ,10 ,10 …
如下图:
在这里插入图片描述
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 ,2 ,2 …
如果是2进制的1101,该怎么理解呢?
在这里插入图片描述

2.10进制转2进制

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3.2进制转8进制

8进制的数字每一位是0到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。
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4.2进制转16进制

16进制的数字每⼀位是0到9,a到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
在这里插入图片描述

三、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。

四、算术操作符+、-、*、/、%

在写代码时候,一定会涉及到计算。
C语言中为了方便运算,提供了一系列操作符,其中有一组操作符叫:算术操作符。分别是: + - */ % ,这些操作符都是双目操作符
注:操作符也被叫做:运算符,是不同的翻译,意思是一样的。

1.+-

+-用来完成加法和减法。
+-都是有2个操作数的,位于操作符两端的就是它们的操作数,这种操作符也叫双目操作符。

#include <stdio.h>int main(){int x = 4 + 22;int y = 61 - 23;printf("%d\n", x);printf("%d\n", y);return 0;}

2.*

运算符 * 用来完成乘法。

#include <stdio.h>int main(){int num = 5;printf("%d\n", num * num); // 输出 25return 0;}

3./

运算符 / 用来完成除法。
除号的两端如果是整数,执行的是整数除法,得到的结果也是整数。

#include <stdio.h>int main(){float x = 6 / 4;int y = 6 / 4;printf("%f\n", x); // 输出 1.000000printf("%d\n", y); // 输出 1return 0;}

上面示例中,尽管变量 x 的类型是 float (浮点数),但是 6 / 4 得到的结果是 1.0 ,而不是1.5 。原因就在于C语言里面的整数除法是整除,只会返回整数部分,丢弃小数部分。
如果希望得到浮点数的结果,两个运算数必须至少有一个浮点数,这时C语言就会进行浮点数除法。

#include <stdio.h>int main(){float x = 6.0 / 4; // 或者写成 6 / 4.0printf("%f\n", x); // 输出 1.500000return 0;}

上面示例中, 6.0 / 4 表示进行浮点数除法,得到的结果就是 1.5
再看⼀个例子:

#include <stdio.h>int main(){int score = 5;score = (score / 20) * 100;return 0;}

上面的代码,你可能觉得经过运算, score 会等于 25 ,但是实际上 score 等于 0 。这是因为score / 20 是整除,会得到⼀个整数值 0 ,所以乘以 100 后得到的也是 0
为了得到预想的结果,可以将除数 20 改成 20.0 ,让整除变成浮点数除法。

#include <stdio.h>int main(){int score = 5;score = (score / 20.0) * 100;return 0;}

4.%

运算符 % 表示求模运算,即返回两个整数相除的余值。这个运算符只能用于整数,不能用于浮点数。

#include <stdio.h>int main(){int x = 6 % 4; // 2return 0;}

负数求模的规则是,结果的正负号由第⼀个运算数的正负号决定

#include <stdio.h>int main(){printf("%d\n", 11 % -5); // 1printf("%d\n",-11 % -5); // -1printf("%d\n",-11 % 5); // -1return 0;}

上面示例中,第⼀个运算数的正负号( 11-11 )决定了结果的正负号。

五、移位操作符

注:移位操作符的操作数只能是整数。

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;}

在这里插入图片描述

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;}

在这里插入图片描述
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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

六、位操作符:&、|、^、~

位操作符有:

& 按位与:双目操作符,参与运算的两个值,转换成2进制,如果两个相应位均为1时,结果位才为1,否则为0。| 按位或:双目操作符,参与运算的两个值,转换成2进制,如果两个数的相应位有1时,结果就为1。^ 按位异或:双目操作符,参与运算的两个值,转换成2进制,如果两个数的相应位相同,为0,否则为1.~ 按位取反:单目操作符,参与运算的一个值,转换成2进制,可以将二进制数每个位取反,即0变为1,1变为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;}

下来看一道变态的面试题:
不能创建临时变量(第三个变量),实现两个数的交换。
相信这道题目大家都会,但是来见证一下更加新奇的一种思路吧,一定会让你脑洞大开的。

#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?//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;}

七、赋值操作符:=和复合赋值

在变量创建的时候给一个初始值叫初始化,在变量创建好后,再给一个值,这叫赋值。

int a = 100; //初始化a = 200; //赋值,这⾥使⽤的就是赋值操作符

赋值操作符 = 是一个随时可以给变量赋值的操作符。

1.连续赋值

赋值操作符也可以连续赋值,如:

int a = 3;int b = 5;int c = 0;c = b = a+3; //连续赋值,从右向左依次赋值的。

C语言虽然支持这种连续赋值,但是写出的代码不容易理解,建议还是拆开来写,这样方便观察代码的执行细节。

int a = 3;int b = 5;int c = 0;b = a+3;c = b;

这样写,在调试的是,每一次赋值的细节都是可以很方便的观察的。

2.复合赋值符

在写代码时,我们经常可能对一个数进行自增、自减的操作,如下代码:

int a = 10;a = a+3;a = a-2;

这样代码C语言给提供了更加方便的写法:

int a = 10;a += 3;a -= 2;

C语言中提供了复合赋值符,方便我们编写代码,这些赋值符有:

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

八、 单目操作符

1.逻辑反操作符 !

在这里插入图片描述
比如,我们有一个变量叫 flag ,如果flag为假,要做⼀个什么事情,就可以这样写代码:

#include <stdio.h>int main(){int flag = 0;if(!flag){printf("do something\n");}return 0;}

如果 flag 为真, !flag 就是假,如果 flag 为假, !flag 就是真所以上面的代码的意思就是 flag 为假,执行if语句中的代码。

2.自增和自减操作符 ++、–

++是一种自增的操作符,又分为前置++和后置++,–是一种自减的操作符,也分为前置–和后置–。
前置++

int a = 10;int b = ++a; //++的操作数是a,是放在a的前⾯的,就是前置++printf("a=%d b=%d\n",a , b);

计算口诀: 先+1,后使用
a原来是10,先+1,后a变成了11,再使用就是赋值给b,b得到的也是11,所以计算技术后,a和b都是11,相当于这样的代码:

int a = 10;a = a+1;b = a;printf("a=%d b=%d\n",a , b);

后置++

int a = 10;int b = a++; //++的操作数是a,是放在a的后⾯的,就是后置++printf("a=%d b=%d\n",a , b);

计算口诀: 先使用,后+1
a原来是10,先使用,就是先赋值给b,b得到了10,然后再+1,然后a变成了11,所以直接结束后a是11,b是10,相当于这样的代码:

int a = 10;int b = a;a = a+1;printf("a=%d b=%d\n",a , b);

前置–
如果你听懂了前置++,那前置–是同理的,只是把加1,换成了减1;
计算口诀: 先-1,后使用

int a = 10;int b = --a; //--的操作数是a,是放在a的前⾯的,就是前置--printf("a=%d b=%d\n",a , b); //输出的结果是:9 9

后置–
同理后置–类似于后置++,只是把加一换成了减一
计算口诀:先使用,后-1

int a = 10;int b = a--; //--的操作数是a,是放在a的后⾯的,就是后置--printf("a=%d b=%d\n",a , b); //输出的结果是:9 10

3.取地址操作符 & 与解引用操作符 *

(1)取地址操作符

我们想要知道某变量的地址时,就可以使用 & 得到。
看一段代码

#include <stdio.h>int main(){int a=1;printf("%p,"&a);return 0;}

a变量创建的本质是:
在内存上开辟空间,向内存申请4个字节的空间,存放数据1,且每个字节都有地址,&a取出来的是a所占四个字节中地址较小的字节的地址。
整型变量占了4个字节,现在我们只知道第一个字节的地址,但是我们可以顺着下去找出该变量其他字节的地址,然后访问到这些地址的数据

(2)指针变量

指针变量是用来存储地址的,因为地址也是一个数值,后期可能要经常使用。

#include <stdio.h>int main(){int a=1;int*pa=&a;return 0;}

取出a的地址存储到指针变量pa中,单看 int* pa=&a*说明 pa 是指针变量int 说明 pa 指向的是整型类型对象,也就是a的数据类型,int*pa的数据类型。

(3)解引用操作符

解引用操作符 * 可以通过指针变量存储的地址找到地址指向的对象。

#include <stdio.h>int main(){int a=1;int*pa=&a;*pa=0;return 0;}

*pa=0;这里就用了解引用操作符,通过pa指针变量存储的地址找到了a,所以 *pa就是a,也就是将0赋值给了a。学习这个之后,我们之后就可以灵活地运用解引用操作符解决很多问题了。

4.正负号操作符+、-

这里的+是正号,-是负号,都是单目操作符
运算符 + 对正负值没有影响,是一个完全可以省略的运算符,但是写了也不会报错。

int a = +10; 等价于 int a = 10; 

运算符- 用来改变一个值的正负号,负数的前面加上 - 就会得到正数,正数的前⾯加上 - 会得到负数。

int a = 10; int b = -a;int c = -10;printf("b=%d c=%d\n", b, c); //这⾥的b和c都是-10int a = -10;int b = -a;printf("b=%d\n", b); //这⾥的b是10

5.sizeof操作符

sizeof 是一个关键字,也是操作符,专门是用来计算sizeof的操作数的类型长度的,单位是字节。
sizeof 操作符的操作数可以是类型,也可以是变量或者表达式。

sizeof( 类型 )sizeof 表达式

sizeof 的操作数如果不是类型,是表达式的时候,可以省略掉后边的括号的。
sizeof 后边的表达式是不真实参与运算的,根据表达式的类型来得出大小。
sizeof 的计算结果是 size_t 类型的。

📌 sizeof 运算符的返回值,C语⾔只规定是无符号整数,并没有规定具体的类型,而是留给系统自己去决定, sizeof 到底返回什么类型。不同的系统中,返回值的类型有可能是unsigned int ,也有可能是 unsigned long ,甚⾄是 unsigned long long ,对应的 printf() 占位符分别是 %u%lu%llu 。这样不利于程序的可移植性。C语言提供了一个解决方法,创造了一个类型别名 size_t ,用来统一表示 sizeof 的返回值类型。对应当前系统的 sizeof 的返回值类型,可能是 unsigned int ,也可能是unsigned long long

比如:

#include <stdio.h>int main(){int a = 10;printf("%zd\n", sizeof(a));printf("%zd\n", sizeof a); //a是变量的名字,可以省略掉sizeof后边的()printf("%zd\n", sizeof(int));printf("%zd\n", sizeof(3 + 3.5));return 0;}

数据类型长度

#include <stdio.h>int main(){printf("%zd ", sizeof(char));printf("%zd ", sizeof(_Bool));printf("%zd ", sizeof(short));printf("%zd ", sizeof(int));printf("%zd ", sizeof(long));printf("%zd ", sizeof(long long));printf("%zd ", sizeof(float));printf("%zd ", sizeof(double));printf("%zd ", sizeof(long double));return 0;}

在VS2022X64配置下的输出:

1 1 2 4 4 8 4 8 8

sizeof中表达式不计算

//测试:sizeof中表达式不计算#include <stdio.h>int main(){short s = 2;int b = 10;printf("%d\n", sizeof(s = b+1));printf("s = %d\n", s);return 0;}

sizeof 在代码进行编译的时候,就根据表达式的类型确定了大小,而表达式的执行却要在程序运行期间才能执行,在编译期间已经将sizeof处理掉了,所以在运行期间就不会执行表达式了。

6.强制类型转换(类型)

在操作符中还有一种特殊的操作符是强制类型转换,语法形式很简单,形式如下:

(类型)

请看代码:

int a = 3.14;//a是int类型, 3.14是double类型,两边的类型不⼀致,编译器会报警告

为了消除这个警告,我们可以使用强制类型转换:

int a = (int)3.14; //意思是将3.14强制类型转换为int类型,这种强制类型转换只取整数部分 

俗话说,强扭的瓜不甜,我们使用强制类型转换都是万不得已的时候使用,如果不需要强制类型转化就能实现代码,这样自然更好。
关系操作符,逻辑操作符和条件操作符在我这篇博客里面有讲到,不会的可以点击链接去学习哟:https://blog.csdn.net/weixin_66058866/article/details/134749600?spm=1001.2014.3001.5501。


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