C语言入门指南：操作符（一）

一、知识铺垫：

今天呢，要介绍操作符的一部分知识，操作符中一些操作符与二进制有关系，所以我们先铺垫一下关于进制的知识

 

 

1.二进制与进制转换

在生活中，我们似乎听过二进制这个词，那这个二进制到底是什么意思呢？

 

1.1 进制的含义及特点

其实啊，所谓二进制，甚至8进制、16进制只是数值的不同表现形式而已比如：

15的2进制	1111
15的8进制	17
15的10进制	15
15的16进制	F

（16进制的数值前要写0x    8进制数值前要写0）

我们先从10进制入手，由此来介绍进制，我们日常生活中使用的数字都是10进制的，我们清楚明白10进制的以下特点：

•   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

 

其实其他进制也是类似的两个特点

进制	特点
2进制	满2进1 每一位由0~1组成
8进制	满8进一 每一位由0~7组成
16进制	满16进一 每一位由0~9  a~f组成 其中a~f可看作10~15

 

1.2 进制转换

929的10进制是九百二十九，  为什么是这个值呢？这个问题似乎有些奇怪，小学时便学过数位 个十百千万  ，这些个位、⼗位、百位....都是由权重的，分别每⼀位的权重是  10^0, 10² , 10³ ...

可以这样理解权重：

	百位	十位	个位
10进制的权	1	2	3
权重	10^2	10^1	10^0
权重值	100	10	1
求值	1*100           +       2*10         +             3*1            =			123

 

2进制的规则类似：

123二进制的数值为1101，可以这样来理解

2进制的位	1	1	0	1
权重	2^3	2^2	2^1	2^0
权重值	8	4	2	1
求值	1*8                        +1*4                        +0*2                              +1*1=				123

8进制   16进制以此类推即可

 

1.2.1 10进制与二进制的转换

以125为例，将125转换为二进制：

 

1.2.2   2进制转8进制 16进制

 

2进制转8进制

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。

 

 

以2进制01101011 为例：

	2	1	4	2	1	4	2	1
2进制	0	1	1	0	1	0	1	1
8进制	2*0+1*1=1		1*4+0*2+1*1=5			0*4+1*2+1*1=3

8进制表示的时候前面加0，所以换成8进制为 0153

 

2进制转16进制

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。

 

 

 

以2进制01101011为例：

	8	4	2	1	8	4	2	1
2进制	0	1	1	0	1	0	1	1
16进制	8*0+4*1+2*1+1*0=6				8*1+4*0+2*1+1*1=b(看作11)

16进制表示的时候前面加0x，所以换成16进制为0x6b

 

 

2 原码  反码  补码

 

2.1 基本知识

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。

 

 2.2 三者关系

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。

补码得到原码也是可以使⽤：取反，+1的操作。

 

 

对于整型来说：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。

 

二、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	？   :
逗号操作符	,
下标引用	[ ]
函数调用	（）
结构成员访问	.    、  ->

 

本次将介绍一部分的操作符

 

三、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。

 

 

 

1. 左移操作符

移位规则：左边抛弃，右边补0

演示：

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

 

 

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

 

演示：

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

                                                                 逻辑右移1位演示

 

                                                                 算术右移1位演示

 

位左移n位，相当于右操作数乘于2的n次幂

位右移n位，相当于右操作数整除于2的n次幂

 

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。

 

 

 

 

 

四、位操作符

 

1.介绍

 

位操作符有：

&	按位与
|	按位或
^	按位异或
~	按位取反

注意：他们的操作数必须是整数

 

而这位与 位或 是是怎么个回事呢？

首先这些操作符，运行的是二进制

把这两个数转化位二进制

&位与： 规则就是  两边同为1则为1，否则为0

|位或 ： 规则就是  两边有1则为1，否则位0

 

^位异或：两边相同则为0，不同则为1

而这~：   就是按位取反，数位值为1，结果为0，值为0，结果为1

 

代码演示：

#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;
}

2.经典例题

不能创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。

#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;
}