C语言学习NO.-操作符（二）二进制相关的操作符，原码、反码、补码是什么，左移右移操作符、按位与，按位或，按位异或，按位取反

一、操作符的分类

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： . 、->

在C语言学习NO.2中操作符中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。
也在NO.2操作符中介绍了整型常量的不同进制关系，今天来更详细地介绍操作符中和⼆进制有关系的操作符。

二、⼆进制和进制转换

0,10-70-90-9，a-f
二进制八进制十进制十六进制

详细见C语言学习NO.2-操作符的整形常量的不同进制关系。

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
2进制序列中，有符号整数的三种表示方法均有**符号位（最左侧数字）和数值位（除符号位剩余位）**两部分。

  • 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：
    • 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；
    • 正整数的原、反、补码相同。
  • 负整数的三种表达方式各不相同：
    • 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、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。

（一）左移操作符

移位规则：左边抛弃、右边补0.

当num为正数时：

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

image.png
现在让我们来看看一下n值是怎么求得的。
由于<<是移动二进制位的符号，我们首先把整型的num转化为二进制。
int拥有四个字节，每个字节有8个比特位，转换为二进制后为：
1010 →→→ 是二进制为的10。1*2^3 +0+1*2^1+0 = 10；
int有32个比特位，所以转换二进制后应为：
00000000 00000000 00000000 00001010；
<<是指二进制位向左移动一位，右侧补上一位。
则

同理，当num为负数时：

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

image.png
补码转换到原码，两种方法：

  1. 补码 减一 到反码， 反码 取反 到 原码（符号位不变）。
  2. 补码 取反 加一 得到 原码。（符号位不变）


（二）右移操作符

移位规则：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：左边用原值符号位填充，右边丢弃；
  3. 采用哪种右移取决于编译器设置。

当num为正整数时：

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

image.png

当num为负整数：

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

image.png

（三）总结

  • 数据存放内存存放的是补码；
  • 左移操作符、右移操作符操作移动的是数据存放的补码；
  • 打印出来的值是原码。

五、位操作符：&、|、^、~

&: //按位与 双目操作符 a&b
//两个数的二进制位只有对应的二进制位都为1,才为1.否则为0
|: //按位或 双目操作符 a|b
//两个数的二进制位只有对应的二进制位都为0,才为0.否则为1
^: //按位异或 双目操作符 a^b
//两个数的二进制位对应的二进制位：相同为0，相异为1
~: //按位取反 单目操作符 ~a
//整数的二进制位全部取反
注：他们的操作数都必须是整数

#include <stdio.h>int main()
{int num1 = -3;//内存中是补码，打印出的是原码int num2 = 5;//-3:10000000 00000000 00000000 00000011 原码//		11111111 11111111 11111111 11111101 补码// 5:00000000 00000000 00000000 00000101 原码 正整数相同//		00000000 00000000 00000000 00000101 补码//先操作看补码，后打印出的值看原码printf("%d\n", num1 & num2);//只有对应的二进制位都为一，才为1，否则为0//00000000 00000000 00000000 00000101  → 补码 符号位为正//00000000 00000000 00000000 00000101  → 原码 5printf("%d\n", num1 | num2);
//两个数的二进制位只有对应的二进制位都为0，才为0.否则为1
//11111111 11111111 11111111 11111101  → 补码 符号位为负
//10000000 00000000 00000000 00000011  → 原码-3printf("%d\n", num1 ^ num2);
//两个数的二进制位对应的二进制位：相同为0，相异为1
//11111111 11111111 11111111 11111000  → 补码 符号位为负
//10000000 00000000 00000000 00001000  → 原码 +8printf("%d\n", ~0);
//整数的二进制位全部取反
//11111111 11111111 11111111 11111111  → 补码 符号位为负
//10000000 00000000 00000000 00000001  → 原码-1return 0; 
}

image.png

（一）^ 按位异或交换两个数的小技巧：

a^a = 0;
0^a = a;
**不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换。 **

#include <stdio.h>
//不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换。
int main()
{int a = 10;int b = 20;a = a^b;//b = a^b;//b = a^b = a^b^b = 0^a = aa = a^b;// a = a^b =  a^b^a = b^0 =bprintf("a = %d b = %d\n", a, b);return 0; 
}

（二）练习

练习1：整数在内存中1的个数

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。

为了方便多组测试添加的while(scanf(“%d”,&num) != EOF)可删去。

#include <stdio.h>
//求一个整数存储在内存中的⼆进制中1的个数。
int main()
{int num = 10;while(scanf("%d",&num) != EOF)//为了方便多次测试不同数值{int i = 0;int count = 0;for (i = 1; i <= 32; i++) {		//32个比特位if (1 == ((num >> i) & 1)) //num是不会因为>>改变num的值的，所以每向右移 i 位，//让最右侧的值 & 1，来判断是否为1，为1 则进入if语句，count++count++;}//该语句要循环32次，知道num的32个比特位都移动至最右侧printf("%d\n", count);}return 0;
}

#include <stdio.h>
//求一个整数存储在内存中的⼆进制中1的个数。
int main()
{int num = 10;while(scanf("%d",&num) != EOF)//为了方便多次测试不同数值{int i = 0;int count = 0;for (i = 1; i <= 32; i++){count += num & 1;num = num >> 1;//同上一代码原理一致，当num最右侧值和1相同时，//num & 1是1，否则为0，以此count进行计数的功能，//每次循环num的值都会变化，因此是 num >> 1,而不是num >> i//同样需要循环32次进行判断}printf("%d\n", count);}return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{int num = -1;int i = 0;int count = 0;//计数for(i=0; i<32; i++)//循环32次{if( num & (1 << i) )//上列是num 右移，现在思维转换，将1 的二进制左移进行判断count++; //计数}	//原理一致printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count);return 0; }

上列方法都必须循环32次的，思考是否可以优化：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = -1;int count = 0;//计数while(num)//非0为真，0为假{count++;num = num&(num-1);//按位与//&按位与: 对应的二进制位都为1，才为1，否则为0//&运算符可以用来检查一个数的二进制表示中是否包含1//通过将原数与1进行位与运算，并将结果加到计数器上，可以计算出二进制中1的个数。 }printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count);return 0;
}

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

#include <stdio.h>
//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
int main()
{int a = 13;
//13的2进制序列： 00000000000000000000000000001101a = a | (1<<4);printf("a = %d\n", a);//1左移4个二进制位00000000 00000000 00000000 00000001//00000000 00000000 00000000 00010000  →  第5位变为1//‘|’按位或 ：两个数对应的二进制位都为0才为0，否则为1//a修改为00000000 00000000 00000000 00011101  →  16+8+4+1=29a = a & ~(1<<4);printf("a = %d\n", a);//~按位取反 //11111111 11111111 11111111 11101111 //& 按位与 : 对应的二进制位都为1才为1，否则为0 //00000000 00000000 00000000 00011101  修改第五位的a的2进制序列//00000000 00000000 00000000 00001101  第五位改回为0 → 13return 0; 
}

image.png

六、下标访问[]、函数调用()

（一）[ ] 下标引用操作符

操作数：一个数组名 + 一个索引值

int arr[10];//创建数组
arr[9] = 10;//实用下标引用操作符。
[]的两个操作数是arr和9。

（二）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。

#include <stdio.h>
void test1()
{printf("hehe\n");
}
void test2(const char *str)
{printf("%s\n", str);
}
int main()
{test1(); 							//这⾥的()就是作为函数调用操作符。test2("hello bit.");		//这⾥的()就是函数调用操作符。return 0; 
}

七、结构成员访问操作符

（一）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，这是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。

结构是一些值的集合，这些值称为成员变量。
结构的每个成员可以是不同类型的变量，如： 标量、数组、指针，甚至是其他结构体。

结构的声明：

struct tag
{member-list;
}variable-list;

描述一个学生：

struct Stu
{char name[20];		//名字int age;					//年龄 1234char sex[5];			//性别char id[20];			//学号
}; 								//分号不能丢

结构体变量的定义和初始化

//代码1：变量的定义
struct Point
{int x;int y;
}p1; 									//声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; 			//定义结构体变量p2//代码2:初始化。
struct Point p3 = {10, 20};struct Stu 									//类型声明 
{char name[15];							//名字int age; 									//年龄
};struct Stu s1 = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Stu s2 = {.age=20, .name="lisi"};		//指定顺序初始化//代码3
struct Node
{int data;struct Point p;struct Node* next; 
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; 								//结构体嵌套初始化struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};		//结构体嵌套初始化

（二）结构成员访问操作符

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。如下所示：

#include <stdio.h>
struct Point
{int x;int y;
}p = {1,2};
int main()
{printf("x: %d y: %d\n", p.x, p.y);return 0; 
}//使用⽅式：结构体变量.成员名 
//					p.x, p.y

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。如下所示：

#include <stdio.h>
struct Point
{int x;int y;
};
int main()
{struct Point p = {3, 4};struct Point *ptr = &p;ptr->x = 10;ptr->y = 20;printf("x = %d y = %d\n", ptr->x, ptr->y);return 0; 
}//使用⽅式：结构体指针->成员名
//				 ptr->x, ptr->y

综合举例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>struct Stu
{char name[15];					//名字int age; 							//年龄
};void print_stu(struct Stu s)
{printf("%s %d\n", s.name, s.age);
}void set_stu(struct Stu* ps)
{strcpy(ps->name, "李四");ps->age = 28; 
}int main()
{struct Stu s = { "张三", 20 };print_stu(s);set_stu(&s);print_stu(s);return 0; 
}

八、表达式求值

（一）整型提升 （隐式类型转换）

C语言中整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。
为了获得这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整型，这种转换称为整型提升。
整型提升的意义：

表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行，CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节长度一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。
因此，即使两个char类型的相加，在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准长度。
通用CPU（general-purpose CPU）是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算（虽然机器指令中 可能有这种字节相加指令）。所以，表达式中各种长度可能⼩于int长度的整型值，都必须先转换为 int或unsigned int，然后才能送⼊CPU去执行运算。

//实例1
char a,b,c;
...
a = b + c;

b和c的值被提升为普通整型，然后再执执行加法运算。
加法运算完成之后，结果将被截断，然后再存储于a中。
如何进行整体提升呢？

  1. 有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
  2. 无符号整数提升，高位补0
//负数的整形提升
char c1 = -1; 
//变量c1的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位：1111111
//因为 char 为有符号的 char
//所以整形提升的时候，⾼位补充符号位，即为1 
//提升之后的结果是：
//								11111111111111111111111111111111//正数的整形提升
char c2 = 1; 
//变量c2的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位：00000001
//因为 char 为有符号的 char
//所以整形提升的时候，⾼位补充符号位，即为0 
//提升之后的结果是：
//								00000000000000000000000000000001//⽆符号整形提升，⾼位补0

（二）算术转换

如果某个操作符的各个操作数属于不同的类型，那么除非其中一个操作数的转换为另一个操作数的类型，否则操作就无法进行。下面的层次体系称为寻常算术转换。

long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名靠后，那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算。
小的数据类型转换成大的数据类型。再执行运算。

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一、功能 DatePicker是鸿蒙开发中的日期组件&#xff0c;主要用来日期的选择。样式如下 二、初始化一个DatePicker DatePicker({start:new Date(1970-01-01),end: new Date(2035-12-31)})当然我们的start和end参数是可选的&#xff0c;不必须传递&#xff0c;所以初始化也可以…
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windows下使用logstash同步跨网络集群的数据

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我们在开发环境过程中&#xff0c;可能会遇到这样的场景。我们可以通过VPN访问远端的机房。有可能还要跨机房访问。这篇文章演示使用logstash&#xff0c;在windows上&#xff0c;去同步跨网络环境的不同机房之间的数据。 此方式受网络限制。适合同步小规模数据。 下载logstash…
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