C语言 -- 操作符详解
- 1. 操作符的分类
- 2. 二进制和进制转换
- 2.1 2进制转10进制
- 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
- 2.2.1 2进制转8进制
- 2.2.2 2进制转16进制
- 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:&、|、^、~
- 6. 单目操作符
- 7. 逗号表达式
- 8. 下标访问[]、函数调用()
- 8.1 [ ] 下标引用操作符
- 8.2 函数调用操作符
- 9. 结构成员访问操作符
- 9.1 结构体
- 9.1.1 结构的声明
- 9.1.2 结构体变量的定义和初始化
- 9.2 结构成员访问操作符
- 9.2.1 结构体成员的直接访问
- 9.2.2 结构体成员的间接访问
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:
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的零次方 , 10的一次方 , 10的二次方 …
如下图:
2进制和10进制是类似的,如果是2进制的1101,该怎么理解呢?
如下图:
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
我们需要先了解一下:
2.2.1 2进制转8进制
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。
下面是一个八进制的数字就%d打印出来:
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。
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。
例子1:
例子2:
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?
下面举个例子:
注意:
4. 移位操作符
4.1 左移操作符
移位规则:左边抛弃、右边补0
例子如下:
图示:
4.2 右移操作符
移位规则:首先右移运算分两种:
例子如下:
以%d形式打印的是原码
图示:逻辑右移演示
算数右移演示:
注:右移到底是算数右移还是逻辑右移取决于编译器的实现,大部分的编译器上是算数右移,在VS2022上采用的算数右移。
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:
5. 位操作符:&、|、^、~
位操作符有:
&------ >按位与
| -------->按位或
^ ------->按位异或
~ ------>按位取反
注:他们的操作数必须是整数,操作的都是二进制位。
按位与计算规则:
对应的二进制位进行与运算,只要有0就是0,两个同时为1才是1
例子:
按位或计算规则
对应的二进制位进行或运算,只要有1就是1,两个同时为0才是0
例子:
按位异或计算规则
对应的二进制位进行异或运算,相同为0,相异为1
例子:
按位取反 ~
例子:
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。
异或操作符的特点:
a^a = 0
0^a = a
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。
方法一:
方法二:
方法三:
首先的先明白一个知识:
// n = n & (n - 1)
效果:把n的二进制中最右边的1去掉了
//n=15
//1111 - n
//1110 - n-1
//1110 - n
//1101 - n-1
//1100 - n
//1011 - n-1
//1000 - n
//0111 - n-1
//0000 - n
代码例子:
练习2:判断一个数n是否是2的次方数
特点:
//000001
//000010
//000100
//001000
//…
代码:
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
6. 单目操作符
7. 逗号表达式
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。
例子:
8. 下标访问[]、函数调用()
8.1 [ ] 下标引用操作符
操作数:一个数组名 + 一个索引值
8.2 函数调用操作符
接受一个或者多个操作数:第一个操作数是函数名,剩余的操作数就是传递给函数的参数。
例子:
注意:sizeof是操作符,不是函数
9. 结构成员访问操作符
9.1 结构体
C语言已经提供了内置类型,如:char、short、int、long、float、double等,但是只有这些内置类型还是不够的,假设我想描述学生,描述一本书,这时单一的内置类型是不行的。描述一个学生需要名字、年龄、学号、身高、体重等;描述一本书需要作者、出版社、定价等。C语言为了解决这个问题,增加了结构体这种自定义的数据类型,让程序员可以自己创造适合的类型。
9.1.1 结构的声明
声明结构体类型的时候,再创建一个变量
struct tag
{
member-list; //成员列表,一个或多个成员
}variable-list;
- struct 是结构体类型的关键字
- tag 结构体名称/标签
- struct tag 是用户定义的结构体类型
- member-list 结构体成员名
- variable-list 是定义的结构体类型变量
描述一个学生
9.1.2 结构体变量的定义和初始化
1.变量的定义
2.结构体对象初始化
3.结构体嵌套结构体
9.2 结构成员访问操作符
9.2.1 结构体成员的直接访问
结构体成员的直接访问是通过点操作符(.)访问的。点操作符接受两个操作数
使用方式:结构体变量.成员名
如下所示:
例子1:
例子2:
9.2.2 结构体成员的间接访问
有时候我们得到的不是一个结构体变量,而是得到了一个指向结构体的指针。
使用方式:结构体指针->成员名
如下所示: