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C语言系列——第五节-操作符详解

mafa1993 2022-02-24 阅读 88
c语言开发语言后端
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操作符详解

1. 操作符分类

1.1二进制

1 .首先要清楚，所有数据的存储都是以二进制的形式存储在计算机内存中

2 .整数的二进制表示有3种形式

  1. 原码 最左侧的第一位是符号位，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示
  2. 补码（正数的补码就是原码；负数的补码是符号位不变，其余按位取反，再+1）
  3. 反码 （正数的反码就是原码；负数的反码是符号位不变，其余所有位按位取反）

注意：

  1. 整型的存储，是以补码二进制形式存储
  2. 但是运算的时候，是以原码进行运算
  3. 负数情况：原码 + 补码 = -1（因为补码的+1是在负数的情况下+1的）

2. 算术操作符

补充：

第4，5，6在第一节叙述的已经够用
算术操作符链接

3. 移位操作符

3.1 左移操作符 (就是乘以 2的m次幂)

移位规则：

3.2 右移操作符 (就是除以 2的m次幂)

注意1 右移 1位后 为 0.因为 1 / 2 = 0（取整）
-1 右移 1位 后还是 -1
记住这两个特殊情况就可以了

移位规则：
首先右移运算分两种：

所以如何判断右移是按着哪种类型？
方法：
如上述，把-1右移一位输出，看结果

如果还是-1便是算术右移
如果结果是 1 便是逻辑 右移在这里插入图片描述
如图我的编译器便是算术右移

但是到底是算术右移还是逻辑右移，都是看编译器

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

4. 位操作符

位操作符有：都是在（二进制上进行操作）

& //按位与
| //按位或
^ //按位异或
注：他们的操作数必须是整数。

补充：

a&b 表示a按位与b 是双目操作符
&b  表示取地址b  是单目操作符

练习一下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	num1& num2;
	num1 | num2;
	num1^ num2;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

C语言总例题，第七题

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

直接上答案，看完答案再看解析吧，不看答案，实在想不出这
#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;
}

方法二：
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 2, b = 5;
	a = a + b;
	b = a - b;
	a = a - b;
	printf("%d %d", a, b);
	return 0;
}

本题关键：

  1. a^a = 0
  2. a ^b^ a = b

C语言总例题，第八题

练习：

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。

5. 赋值操作符

赋值操作符是一个很棒的操作符，他可以让你得到一个你之前不满意的值。也就是你可以给自己重新赋值。

int weight = 120;//体重
weight = 89;//不满意就赋值
double salary = 10000.0;
salary = 20000.0;//使用赋值操作符赋值。
赋值操作符可以连续使用，比如：
int a = 10;
int x = 0;
int y = 20; a = x = y + 1;//连续赋值
这样的代码感觉怎么样？
那同样的语义，你看看：
x = y + 1; a = x;
这样的写法是不是更加清晰爽朗而且易于调试。

char a[20];
a = 'abc';错误
字符串是不能用赋值符号（=）的
而是用 strcpy（a,"abc"）

复合赋值符

这些运算符都可以写成复合的效果。
比如

int x = 10; x = x+10; x += 10;//复合赋值
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁。

6. 单目操作符

6.1 单目操作符介绍

演示代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = -10;
	int* p = NULL;
	printf("%d\n", !2);
	printf("%d\n", !0);
	a = -a;
	p = &a;
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(int));
	printf("%d\n", sizeof a);//这样写行不行？
	printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行？
	return 0;
}

sizeof()中的表达式不参与计算在这里插入图片描述

6.2 sizeof 和 数组

#include <stdio.h>
void test1(int arr[])
{
	printf("%d\n", sizeof(arr));//(2)
}
void test2(char ch[])
{
	printf("%d\n", sizeof(ch));//(4)
}
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	char ch[10] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));//(1)
	printf("%d\n", sizeof(ch));//(3)
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;
}
问：
（1）、（2）两个地方分别输出多少？ 
1输出40 ； 2输出4
（3）、（4）两个地方分别输出多少？
(3)输出10 （4）输出4

因为char ch[]相当于指针，指针的大小取决于电脑类型
×32电脑指针类型大小为4
×64电脑指针类型大小为8

6.3 ++操作符 和 - -操作符

//++和--运算符
//前置++和--
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int x = ++a;
	/*先对a进行自增，然后对使用a，也就是表达式的值是a
	自增之后的值。x为11。*/
	int y = --a;
	//先对a进行自减，然后对使用a，也就是表达式的值是a
	自减之后的值。y为10;
	return 0;
}
//后置++和--
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int x = a++;
	//先对a先使用，再增加，这样x的值是10；之后a变成11；
	int y = a--;
	//先对a先使用，再自减，这样y的值是11；之后a变成10；
	return 0;
}

6.4 ~ 符号介绍

~按位取反，

1的二进制
00000000000000000000000000000001
补码
00000000000000000000000000000001（正数的补码就是原码）
按位取反
11111111111111111111111111111110（结果的补码）
10000000000000000000000000000001（通过补码得出原码）

7. 关系操作符

关系操作符

>
>=
<
<=
!=   用于测试“不相等”
==      用于测试“相等”

if（n == 5）如果n的值是5，成立
if（n = 5）必然成立，因为 n=5这个表达式的值是非0
if（n = 0）必然不成立，因为n=0的表达式是0

总结： if 判断 判断的是表达式的值
以后可用if（5 == n）来判断，因为如果写成，n = 5则不成
立

8. 逻辑操作符

逻辑操作符有哪些：

区分逻辑与和按位与
区分逻辑或和按位或

1&2----->0
1&&2---->1 
1|2----->3 
1||2---->1

C语言总例题，第九题

逻辑与和或的特点：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ && ++b && d++;
	//i = a++||++b||d++;
	printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}
//程序输出的结果是什么？

9. 条件操作符

1.
if (a > 5)
        b = 3;
else
        b = -3;
转换成条件表达式，是什么样？
2.使用条件表达式实现找两个数中较大值

条件表达式
b = a > 5 ? 3 : -3;

10. 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。

//代码1
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？
//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);
}
如果使用逗号表达式，改写：
while (a = get_val(), count_val(a), a > 0) {
	//业务处理
}

举例：

(5,2) 和 （3，6） 谁大？
根据逗号表达式，表达式的值是最后一个则 后者大

11. 下标引用、函数调用和结构成员

1. [ ] 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。

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。

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

3. 访问一个结构的成员

#include <stdio.h>
struct Stu
{
	char name[10];
	int age;
	char sex[5];
	double score;
}；
void set_age1(struct Stu stu) {
	stu.age = 18;
}
void set_age2(struct Stu* pStu) {
	pStu->age = 18;//结构成员访问
}
int main()
{
	struct Stu stu;
	struct Stu* pStu = &stu;//结构成员访问

	stu.age = 20;//结构成员访问
	set_age1(stu);

	pStu->age = 20;//结构成员访问
	set_age2(pStu);
	return 0;
}

12. 表达式求值

12.1 隐式类型转换

整型提升的意义：

//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？

//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

整形提升的例子:

//实例1
int main()
{
	char a = 0xb6;(十六进制的一个位=二进制的四个位置)
	short b = 0xb600;
	int c = 0xb6000000;
	if (a == 0xb6)
		printf("a");
	if (b == 0xb600)
		printf("b");
	if (c == 0xb6000000)
		printf("c");
	return 0;
}

c

//实例2

int main()
{
 char c = 1;
 printf("%u\n", sizeof(c)); 1
 printf("%u\n", sizeof(+c)); 4
 printf("%u\n", sizeof(-c)); 4
 return 0; }

12.2 算术转换

由高到低
long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换，会有精度丢失

12.3 操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素。

  1. 操作符的优先级
  2. 操作符的结合性
  3. 是否控制求值顺序

一些有问题表达式

表达式的求值部分由操作符的优先级决定。
表达式1 
a*b + c*d + e*f

表达式2 
c + --c;

//代码3-非法表达式
int main()
{
	int i = 10;
	i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i;
	printf("i = %d\n", i);
	return 0;
}

//代码4
int fun()
{
	static int count = 1;
	return ++count;
}
int main()
{
	int answer;
	answer = fun() - fun() * fun();
	printf("%d\n", answer);//输出多少？
	return 0;
}

//代码5
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 1;
	int ret = (++i) + (++i) + (++i);
	printf("%d\n", ret);
	printf("%d\n", i);
	return 0;
}
//尝试在linux 环境gcc编译器，VS2013环境下都执行，看结果。

在这里插入图片描述
VS
在这里插入图片描述

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