【C语言】8.C语言操作符详解（1）

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1.操作符的分类

1. 算术操作符： + 、- 、* 、/ 、%

2. 移位操作符: << ,>>

3. 位操作符: &, |, ^

4. 赋值操作符: = 、+= 、 -= 、 *= 、 /= 、%= 、<<= 、>>= 、&= 、|= 、^=

5. 单目操作符： ！、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof、(类型)

6. 关系操作符: > 、>= 、< 、<= 、 == 、 !=

7. 逻辑操作符： && 、||

8. 条件操作符： ? :

9. 逗号表达式： ,

10. 下标引用： []

11. 函数调用： ()

12. 结构成员访问： . 、->

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2.⼆进制和进制转换

进制转换的教程网上比比皆是，而且视频看起来肯定比文字清晰。这里就不过多赘述了。

我们需要掌握一下几个：

1. 2进制转10进制
2. 10进制转2进制
3. 2进制转8进制和16进制
4. 8进制和16进制转2进制
5. 8进制转16进制
6. 16进制转8进制

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3.原码、反码、补码

整数的2进制表示方法有三种：

1. 原码

2. 反码

3. 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。

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：正数反码和原码一样。

补码：正数补码和原码一样。

负整数的三种表示方法各不相同。

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。（注意符号位）

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。

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4.移位操作符

只有整数才能运用移位操作符。

4.1 左移操作符

例1：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int n = num<<1;//10补码:  00000000 00000000 00000000 00001010//10<<1补码:0 00000000 00000000 00000000 00010100//这里最前面的0被丢掉了printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}

打印：

n= 20
num= 10

例2：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = -1;int n = num<<1;//-1原码： 10000000 00000000 00000000 00000001//-1反码： 11111111 11111111 11111111 11111110//-1补码： 11111111 11111111 11111111 11111111
//-1<<1补码：0 11111111 11111111 11111111 11111110//这里最前面的0被丢掉了printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}

打印：

n= -2
num= -1

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4.2 右移操作符

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（正数左边补0，负数左边补1），右边丢弃。

   右移是算术右移还是逻辑右移是取决于编译器的。通常采用的都是算数右移。

例1：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = -10;//-10原码：10000000 00000000 00000000 00001010//-10反码：11111111 11111111 11111111 11110101//-10补码：11111111 11111111 11111111 11110110//逻辑右移：01111111 11111111 11111111 11111011 |0(这个0被丢弃了)//算术右移：11111111 11111111 11111111 11111011 |0(这个0被丢弃了)//这里采用算数右移//右移补码：11111111 11111111 11111111 11111011//右移反码：10000000 00000000 00000000 00000100//右移原码：10000000 00000000 00000000 00000101--->-5int n = num>>1;printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}

打印：

n= -5
num= -10

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5.位操作符：&、|、^、~

双目操作符：

1. &：按位与
2. |：按位或
3. ^：按位异或

单目操作符：

1. ~：按位取反

5.1 &：按位与

有0则0。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110int b = -7;//-7的原码：10000000 00000000 00000000 00000111//-7的反码：11111111 11111111 11111111 11111000//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001int c = a & b;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001//a & b补码：：00000000 00000000 00000000 00000000-->0printf("n= %d\n", c);return 0;
}

打印：

n= 0

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5.2 |：按位或

有1则1。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110int b = -7;//-7的原码：10000000 00000000 00000000 00000111//-7的反码：11111111 11111111 11111111 11111000//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001int c = a | b;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001//a | b补码：11111111 11111111 11111111 11111111//a | b反码：10000000 00000000 00000000 00000000//a | b原码：10000000 00000000 00000000 00000001-->-1printf("n= %d\n", c);return 0;
}

打印：

n= -1

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5.3 ^：按位异或

相同为0，不同为1。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110int b = -7;//-7的原码：10000000 00000000 00000000 00000111//-7的反码：11111111 11111111 11111111 11111000//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001int c = a ^ b;// 6的补码：00000000 00000000 00000000 00000110//-7的补码：11111111 11111111 11111111 11111001//a ^ b补码：11111111 11111111 11111111 11111111//a ^ b反码：10000000 00000000 00000000 00000000//a ^ b原码：10000000 00000000 00000000 00000001-->-1printf("n= %d\n", c);return 0;
}

打印：

n= -1

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5.4 ~：按位取反

按2进制位取反

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;//0的原码：00000000 00000000 00000000 00000000//~a补码： 11111111 11111111 11111111 11111111//~a反码： 10000000 00000000 00000000 00000000 //~a原码： 10000000 00000000 00000000 00000001-->-1printf("n= %d\n", ~a);return 0;
}

打印：

n= -1

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5.5 例题

例题1

不创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。

方法1：

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;
}

打印：

交换前：a=3 b=5
交换后：a=5 b=3

上面这个方法有点问题，如果a+b的和超过了一个整型数据的存储大小，那么就计算不了了。

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方法2：

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;
}

打印：

交换前：a=3 b=5
交换后：a=5 b=3

为什么呢？

因为异或操作符，相同两个数异或为0。

3^3=0

a^a=0

0异或任何数都为数的本身 。

0^3=3

0^a=a

异或是支持交换率的。

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例题2

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。

int count_bit_onr(unsigned int n) {int count = 0;while (n) {if ((n % 2) == 1) {count++;}n = n / 2;}return count;
}int main() {int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = count_bit_onr(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

输入：

15

打印：

4

也可以这么写：

int count_bit_onr(int n) {int i = 0;int count = 0;for (i = 0; i < 32; i++) {if ((n >> 1) & 1 == 1) {count++;}}return count;
}int main() {int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = count_bit_onr(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

输入-1会打印32

这个算法的原理：

-1补码：11111111 11111111 11111111 11111111
1补码： 00000000 00000000 00000000 00000001
-1&1=  00000000 00000000 00000000 00000001

不论-1的补码前面多少个1，只要和1按位与后就只看最后一位是不是1。

然后运用移位操作符，将每一位都和1按位与，统计出一共多少个1。

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其实还有更加巧妙地算法：

n=n&(n-1)

例如：n=11

n       = 1011
n-1     = 1010
n&(n-1) = 1010

因为n=n&(n-1)，所以现在新的n是1010

n       = 1010
n-1     = 1001
n&(n-1) = 1000

因为n=n&(n-1)，所以现在新的n是1000

n       = 1000
n-1     = 0111
n&(n-1) = 0000

从这三次变化里面我们可以看到，我们执行了一次n=n&(n-1)，那么n最右面那个1就会消失。把所有的1都去掉后就变成0了。

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例题3

写一个代码，判断n是否为2的次方数。

首先我们先看看2的次方数：

000010
000100
001000
010000
100000

可以看出2的次方数里面只有1个1。

if (n & (n - 1) == 0) {printf("yes")
}

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例题4

编写代码，将13二进制序列的第五位修改为1，然后改回0。

第5位改成1，第5位就和1或|，其他位都是0。

第5位改为0，第5位就和0与&，其他位都是1。

int main() {int a = 13;//13原码：00000000 00000000 00000000 00001101//13补码：00000000 00000000 00000000 00001101//16补码：00000000 00000000 00000000 00010000//16|13：00000000 00000000 00000000 00011101-->29int n = 5;a = a | (1 << (n - 1));printf("%d\n", a);a &= ~(a << (n - 1));printf("%d\n", a);return 0;
}

打印：

29
13