【C语言】-操作符深度解剖

目录

前言

1、进制和原码、反码、补码

2、操作符解析

2.1、算数操作符   

2.2、移位操作符

2.2.1、左移操作符（<<）

2.2.2、右移操作符（>>）

2.3、位操作符

2.3.1、&--按位与

2.3.2、|--按位或

2.3.3、^--按位异或

2.3.4、应用

2.4、单目操作符

2.4.1、应用～、&、|

2.5、逻辑操作符

2.6、条件操作符

2.7、逗号表达式

2.8、访问结构体操作符

2.9、表达式求值

2.9.1、整形提升

2.9.2、算术转换

总结

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前言

本次学习内容：原码、反码、补码、操作符、操作符在内存中的存储

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1、进制和原码、反码、补码

大家都知道整数在内存中以二进制的形式存储，那你知道具体是怎么存储的吗？其实啊，它是以补码的方式存储的。下面就由我们一起来看看。

首先1个整数占四个字节，每个字节占8个比特位，所以一个整数占32个比特位，举个例子：

整数3，它的二进制(0～1)位是00000000000000000000000000000011，共32个比特位。同时3也可以用八进制(0～7)表示，十六进制(0～15)表示，而2本身是十进制(0～9)表示的。

那么什么是原码、反码、补码，他们之间有什么关系呢？

整数的二进制表示要分正整数和负整数

正整数：原码反码补码一样

负整数：原码：即上面所说的二进制位

              反码：保留符号位->最高位，其他位置按位取反

                        注意：最高位是符号位   0->正数   1->负数

              补码：反码+1，内存中，整数在内存中存的是补码

例子：5  

原码反码补码都为：

           00000000000000000000000000000101

例子：-5（位数没变，间距问题）

原码：10000000000000000000000000000101

反码：11111111111111111111111111111010

补码：11111111111111111111111111111011

2、操作符解析

2.1、算数操作符   

+    -    *    /    %

注意：/分整数除法和小数除法，要想实现小数除法，/左右至少有一个浮点数

          %  取模操作符的两端必须是整数。

2.2、移位操作符

意义：移位指向左向右移动该整数的补码，不支持小数移位，也不支持移负数位或小数位

如：1.5<<1，另外a<<-1或a<<1.5也是错的

2.2.1、左移操作符（<<）

遵循：左边丢弃，右边补0

例子：

 小结论：左移n位，相当于a*2^n

2.2.2、右移操作符（>>）

1、算数右移：右边丢弃，左边补符号位

2、逻辑右移：右边丢弃，左边补0

注意：一般来说，编译器都是用的算数右移。

例子：

7->3

-7->-4

右移的情况和左移差不多

2.3、位操作符

意义：位指的是按二进制位

2.3.1、&--按位与

遵循：有0取0，同1才1

例子：

2.3.2、|--按位或

遵循：有1则1，同0才0

2.3.3、^--按位异或

遵循：相同取0，不同取1

^异或结论：

a=3    b=-5

a^0=a         a^a=0   并且^满足交换律

所以a^b^a=b       b^a^b=a

例子：

要求：不创建临时变量实现两个数的交换

代码如下

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
//不创建临时变量，实现两个数的交换

//如果可以创建临时变量则和平时的交换一样
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	printf("交换前：%d %d\n", a, b);

	法一   要考虑a+b可能溢出的问题
	//a = a + b;
	//b = a - b;
	//a = a - b;
	//printf("交换后：%d %d", a, b);

	//法二
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;       //此时的a=10^20
	a = a ^ b;
	printf("交换后：%d %d", a, b);

	return 0;
}

2.3.4、应用

编写一个代码：求一个整数存储在内存中的二进制1的个数

代码如下：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 5;
	int cnt = 0;
	int i = 0;
	for(i=0;i<32;i++)
	{
		
		if(a & 1)
		{
			cnt++;
		}
		a >>= 1;

	}
	printf("%d\n", cnt);
	return 0;
}

2.4、单目操作符

！逻辑反操作     

-   负值     

+  正值

&  取地址

sizeof  求长度（单位是字节）（而strlen()是一个求字符串长度的函数）

～  对一个数的二进制(补码)按位取反

--    前置、后置

++  前置、后置

*     间接访问操作符（即解引用操作符，配合指针使用）

(类型)  强制类型转换

2.4.1、应用～、&、|

编写一个代码：将一个数的二进制的某一位值改变

总结：把第i位改为1：a|=1<<i  其中(0<=i<=32)

           把第i位改为0：a&=～(1<<i)  其中(0<=i<=32)

 代码如下：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 13;
	printf("改变前：%d\n", a);
	a |= 1 << 1;
	printf("0->1：%d\n", a);
	a &= ~(1 << 1);
	printf("1->0：%d\n", a);
	return 0;
}

演示：

2.5、逻辑操作符

&&    --左边为假，右边就不计算了

||       --左边为真，右边就不计算了

2.6、条件操作符

遵循：

a>b?a:b

a>b为真，结果为a(b不计算)，否则为b(a不计算)

2.7、逗号表达式

遵循：','前的式子依次计算，结果为最后一个表达式的结果

如：a=1,b=2     c=(a>b,a=b+10,a,b=a+1)--->c=13

2.8、访问结构体操作符

如struct Stu* p=&a   ,a是一个结构体

.（点）  --结构体+成员名          (*p).

->          --结构体指针+成员名      p ->

2.9、表达式求值

遵循：考虑优先级和结合性，还有一个：隐式类型转换

隐式类型转换：当表达式中的字符或短整型在使用前被转换为整形，这种情况叫整形提升，

2.9.1、整形提升

整形提升：高位补符号位，低位不变

例子：

如char a=1;

变量a的二进制补码中只有8个比特位

：00000001

因a为有符号的char,整形提升时，高位补符号位，结果为

：00000000000000000000000000000001

代码如下（证明整形提升）：

//证明整形提升
#include<stdio.h>
int main()
{
	char c = 5;
	printf("c的大小：%d\n", sizeof(c));
	printf("c的大小：%d\n", sizeof(+c));

	return 0;
}

演示：

整形提升的意义：

表达式的整形运算要在CPU的相应运算器件内执行，CPU内的整形运算器（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通用寄存器的长度。

通用CPU是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算，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

2.9.2、算术转换

和整形提升相对地，类型大小>=int时，会发生算术转换

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文介绍了移位操作符，位操作符，按位取反操作符等等及它们的应用，还有整形提升和算数转换等内容