初阶C语言-操作符上

一口⁵个团子

2024-04-27 帮助1人

“不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。” 今天，我们一起来学习一下操作符的相关知识。

1.操作符分类

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 -- ...
关系操作符 > >= < <= == !=
逻辑操作符 && ||
条件操作符 ? :
逗号表达式 ,
下标引用、函数调用和结构成员 [] () ->

2.算术操作符

- * / %

注：1.除了%操作符之外，其他的几个操作符都可以作用于整数和浮点数。
2.对于/操作符，如果两个数操作数都为整数，执行整数除法。而只要有浮点数，执行的就是浮点数的除法。
3.%操作符的两个操作数必须为整数，返回的是整除之后的余数。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int m = 7 / 2;
	printf("%d\n", m);
	double n = 7.0 / 2;
	printf("%lf\n", n);
	int o = 7 % 2;
	printf("%d\n", o);
	return 0;
}

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3.移位操作符

>>右移操作符 <<左移操作符

注：移位操作符的操作数只能是整数。

对于一个整数，是4个字节 = 32个比特位。一个整数写成二进制序列的时候，就是32个比特位。对于有符号的整数来说，最高位为符号位，符号位是1表示负数，符号位是0表示正数。对于无符号数整数来说，没有符号位，所有位都是有效位。

整数的二进制表示形式有3种：原码、反码、补码。
原码：按照数值的正负，直接写出的二进制序列就是原码。

例如：10这个数的原码就是00000000000000000000000000001010，那么-10的原码就是10000000000000000000000000001010。
注：对于正的整数，原码、反码、补码相同，无需计算。
对于负的整数，原码、反码、补码是需要计算的。

反码：原码的符号位不变，其他位按位取反。（按位取反，原来是0的改为1，原来是1的改为0）
补码：反码的二进制 1就得到补码。

因此，10这个数的原码、反码、补码都是00000000000000000000000000001010。-10的原码就是10000000000000000000000000001010，反码是11111111111111111111111111110101，补码是11111111111111111111111111110110。整数在内存中存储的都是补码的二进制序列。整数在计算的时候，使用的也是补码。

3.1左移位操作符

移位规则：左边抛弃，右边补0

#include <stdio.h>
int main()
{
	//m:00000000000000000000000000000111
	int m = 7;
	int n = m << 1;
	//左移位原则：左边抛弃，右边补0
	//n:00000000000000000000000000001110
	//n = 2 4 8=14
	printf("%d\n", m);
	printf("%d\n", n);
	return 0;
}

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我们可以发现左移位操作符可以起到加倍的作用。负数也是一样的道理：

3.2右移操作符

移位规则（右移运算分两种）：
1.逻辑移位：左边用0填充，右边丢弃。
2.算术移位：左边用原该值的符号位填充，右边丢弃。

//右移位操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
	//a的原码：10000000000000000000000000001010
	//a的反码：11111111111111111111111111110101
	//a的补码：11111111111111111111111111110110
	//大多数编译器采用的是算术右移
	//b是算术右移（右边直接丢弃，左边补原符号位，原来是负数，左边补1，原来是正数，左边补0）
	//b的补码：11111111111111111111111111111011
	//b的反码：11111111111111111111111111111010
	//b的原码：10000000000000000000000000000101
	//b=-(1 4)=-5
	int a = -10;
	int b = a >> 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	return 0;
}

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我们可以看到，算术右移也起到了/2的作用。
注：对于移位操作符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。

4.位操作符

位操作符有：|（按位或）&（按位与）^（按位异或）

注：他们的操作数必须是整数。

4.1按位与&

对于两个数a和b，用按位与运算符求c = a&b;，需要先写出a和b的二进制位的补码形式，然后一个一个地对比，只有当两个数a和b的对应的补码都为1的时候，按位与的结果才是1，否则为0。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a & b;//按（二进制）位与
	//-5的原码：10000000000000000000000000000101
	//-5的反码：10000000000000000000000000000100
	//-5的补码：11111111111111111111111111111011
	// 3的补码: 00000000000000000000000000000011
	// 按位与：两个都为1才为1
	//       c: 00000000000000000000000000000011
	//结果为3
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

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4.2按位或|

对于两个数a和b，用按位或运算符求c = a|b;，需要先写出a和b的二进制位的补码形式，然后一个一个地对比，只要当两个数a和b的对应的补码有一个为1的时候，按位或的结果就是1，否则为0。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a | b;//按（二进制）位或
	//-5的原码：10000000000000000000000000000101
	//-5的反码：10000000000000000000000000000100
	//-5的补码：11111111111111111111111111111011
	// 3的补码: 00000000000000000000000000000011
	// 按位或：有一个为1即为1
	// c的补码: 11111111111111111111111111111011
	// c的反码: 11111111111111111111111111111010
	// c的原码: 10000000000000000000000000000101
	//结果为-5
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

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4.3按位异或^

对于两个数a和b，用按位或运算符求c = a^b;，需要先写出a和b的二进制位的补码形式，然后一个一个地对比，两个数a和b的对应的补码相同为0，不同为1.

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a ^ b;//按（二进制）位异或
	//-5的原码：10000000000000000000000000000101
	//-5的反码：10000000000000000000000000000100
	//-5的补码：11111111111111111111111111111011
	// 3的补码: 00000000000000000000000000000011
	// 按位异或：相同为0不同为1
	// c的补码: 11111111111111111111111111111000
	// c的反码: 11111111111111111111111111110111
	// c的原码: 10000000000000000000000000001000
	//结果为-8
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

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注：特别地，a^a=0; a^0=a;.

下面，我们给出一个特别的题：在不创建临时变量的情况下（没有第三个变量），实现两个数的交换。

通过前面的学习，我们知道在使用第三个变量是怎么实现的了：

//实现两个数的交换
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int c = 0;
	printf("交换前a=%d,b=%d\n", a, b);
	c = a;
	a = b;
	b = c;
	printf("交换后a=%d,b=%d\n",a,b);
	return 0;
}

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那么，如果我们不使用第三个变量，该如何实现同样的功能呢？

//实现两个数的交换
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	printf("交换前a=%d,b=%d\n", a, b);
	a = a   b;
	b = a - b;
	a = a - b;
	printf("交换后a=%d,b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

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这里，我们只用了两个变量，但是还是存在缺陷，就是当a和b的值很大的时候，就会出现溢出的问题。这里，我们就需要用到异或^这个操作符了。

//实现两个数的交换
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	printf("交换前a=%d,b=%d\n", a, b);
	a = a ^ b;//a=3^5;
	b = a ^ b;//b=3^5^5=3
	a = a ^ b;//a=3^5^3=3^3^5=5
	//异或支持交换律
	printf("交换后a=%d,b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

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注：异或^不存在溢出的问题，但是可读性不高，只限于整型的运算。

5.赋值操作符

赋值操作符用于在变量创建好之后对值的修改。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;//不是赋值，是初始化
	a = 10;//赋值
	return 0;
}

赋值操作符可以连续使用，比如：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = a = a   b;//连续赋值
	//连续赋值从右往左算
	//a = a   b = 30
	//c = a = 30
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

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但是，连续赋值的语句不利于调试，上述的int c = a = a b;可以拆分成：

a = a   b;
c = a;
//这样的写法更清晰爽朗且易于调试。

复合赋值符： = -= *= /= %= >>= <<= &= |= ^=

这些运算符都可以写成复合的效果，例如：

int a = 2;
//以下两种写法表达含义一致
a = a   10;
a  = 10;

6.单目操作符

6.1单目操作符的介绍

单目操作符	名称
！	逻辑反操作符
-	负值
	正值
&	取地址
sizeof	操作数的类型长度（以字节为单位）
~	对一个数的二进制按位取反
- -	前置、后置- -
	前置、后置
*	间接访问操作符（解引用操作符）
（类型）	强制类型转换

1.逻辑反操作符（！）

//0表示假，1表示真
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	int b = 0;
	b = !a;
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

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2.解引用操作符（*）

//解引用操作符*
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	*p;//对p解引用操作，*p是通过p中存放的地址，找到p指向的对象
	//*p就是a
	return 0;
}

3.sizeof和数组

//sizeof计算的是类型创建变量或变量的大小，单位是字节
//sizeof计算的结果是size_t类型的
//size_t是无符号的
//对size_t类型的数据进行打印，可以用%zd
//sizeof后面的括号在括号中写的不是类型的时候，括号可以省略，这样也说明了sizeof不是函数
//sizeof是操作符-单目操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	printf("%zd\n", sizeof(a));
	printf("%zd\n", sizeof a);
	printf("%zd\n", sizeof(int));
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%zd\n", sizeof arr);
	printf("%zd\n", sizeof(arr[1]));
	return 0;
}

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4.~（对一个数的二进制按位取反）

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0;
	printf("%d\n", ~a);
	//a的补码： 00000000000000000000000000000000
	// 按位取反，就是不论是不是符号位都取反
	//~a的补码：11111111111111111111111111111111
	//~a的反码：11111111111111111111111111111110
	//~a的原码：10000000000000000000000000000001
	// 符号位0为正 1为负
	//~a的值为-1
	return 0;
}

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那么，接下来，可以看看~怎么用？

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	//000000000000000000000000000001010
	//如果我们想让从右往左数第三个数变成1该怎么做？
	// 即变成00000000000000000000000000001110为14
	//将000000000000000000000000000000001左移二
	//1<<2  00000000000000000000000000000100
	//将左移后的二进制位与a的二进制位按位或即可
	a |= (1 << 2);
	printf("%d\n", a);
	//那么，反过来，如果希望从右往左数第三个数再变为0该怎么办？
	// 只需要将下面第一个和第二个按位与就能得到第三个
	//0000000000000000000000000000001110
	//1111111111111111111111111111111011，这个可以将(1<<2)取反得到
	//0000000000000000000000000000001010
	a &= ~(1 << 2);
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

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5. --操作符

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 2;
	//  a;
	//  是一种自增1的操作
	a  ;
	//前置  和后置  对于a本身没有影响，都是进行 1的操作
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

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前置和后置对于a本身没有影响但是对于别人有影响！示例如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 2;
	int b = a  ;
	//后置  ：先使用，后 1
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

学新通

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 2;
	int b =   a;
	//前置  ：先 1,后使用
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

学新通

前置--和后置--和前、后置同理，大家可以自己试一下！

好啦，关于操作符的知识点就先讲到这里，后期会继续更新，欢迎大家持续关注、点赞和评论！

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初阶C语言-操作符上

1.操作符分类

2.算术操作符

3.移位操作符

3.1左移位操作符

3.2右移操作符

4.位操作符

4.1按位与&

4.2按位或|

4.3按位异或^

5.赋值操作符

6.单目操作符

6.1单目操作符的介绍

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