C语言中的一些小知识(二)
一、"%"运算符两侧只能是整数
在C语言中,`%` 运算符称为模运算符或取余运算符,它用于计算两个整数相除后的余数。当使用 `%` 运算符时,操作数必须是整数类型(包括 `char`、`int`、`long` 等)。
语法
remainder = dividend % divisor;
- **dividend**:被除数
- **divisor**:除数
- **remainder**:结果,即被除数除以除数后的余数
规则
1. **符号规则**:如果被除数和除数都是正数或都是负数,余数的符号与被除数相同。如果被除数和除数符号不同,余数的符号与除数相同。
2. **零除错误**:除数不能为零,否则会导致运行时错误。
示例
以下是使用 `%` 运算符的一些示例:
#include <stdio.h>int main() {int a = 10;int b = 3;int c = -10;int d = -3;// 正数除以正数printf("10 %% 3 = %d\n", a % b); // 输出 1// 负数除以正数printf("-10 %% 3 = %d\n", c % b); // 输出 2// 正数除以负数printf("10 %% -3 = %d\n", a % d); // 输出 -2// 负数除以负数printf("-10 %% -3 = %d\n", c % d); // 输出 -1return 0;
}
注意事项
- 在使用 `%` 运算符时,确保除数不为零。
- 余数的符号取决于被除数和除数的符号,这在进行算术运算时需要特别注意。
应用场景
模运算符在多种场景中非常有用,例如:
- 检查一个数是否是另一个数的倍数。
- 在循环中进行周期性操作。
- 计算日期和时间(例如,计算今天是星期几)。
模运算符是整数运算中的基本工具,掌握其用法对于进行有效的整数运算至关重要。
二、printf()函数输出的数据都隐含右or左对齐
下面是一个简单的C程序,用来验证printf()
函数在不同情况下的对齐方式:
#include <stdio.h>int main() {int num = 123;double pi = 3.14159;char str[] = "Moonshot";// 默认右对齐printf("Right aligned (default):\n");printf("%10d\n", num); // 整数,默认右对齐printf("%10.2f\n", pi); // 浮点数,默认右对齐printf("%10s\n", str); // 字符串,默认右对齐// 显式右对齐printf("\nRight aligned (explicit):\n");printf("%10d\n", num); // 整数,显式右对齐printf("%10.2f\n", pi); // 浮点数,显式右对齐printf("%10s\n", str); // 字符串,显式右对齐// 左对齐printf("\nLeft aligned:\n");printf("%-10d\n", num); // 整数,左对齐printf("%-10.2f\n", pi); // 浮点数,左对齐printf("%-10s\n", str); // 字符串,左对齐return 0;
}
在这个程序中,我们定义了一个整数num
,一个浮点数pi
,和一个字符串str
。然后我们分别使用默认的右对齐、显式指定的右对齐和左对齐来输出这些变量。
当你运行这个程序时,你会看到以下输出:
Right aligned (default):1233.14MoonshotRight aligned (explicit):1233.14MoonshotLeft aligned:
123
3.14
Moonshot
请按任意键继续. . .
请注意,对于字符串,左对齐不会在字符串后面添加额外的空格,因为字符串的长度已经确定了。对于整数和浮点数,左对齐会在数值的左侧添加空格,直到达到指定的宽度。
三、位运算(对象只能是整型和字符型数据)
位运算是计算机编程中对整数在二进制形式上进行的运算。位运算符在C语言中包括以下几种:
-
按位与(AND) -
&
- 两个位都为1(真)时,结果才为1(真)。
- 例:
5 & 3
的二进制表示为 00000101 & 00000011
,结果是 00000001
,即1。
-
按位或(OR) -
|
- 两个位中至少有一个为1(真)时,结果为1(真)。
- 例:
5 | 3
的二进制表示为 00000101 | 00000011
,结果是 00000111
,即7。
-
按位异或(XOR) - ^
- 两个位相同则结果为0(假),不同则结果为1(真)。
- 例:
5 ^ 3
的二进制表示为 00000101^00000011
,结果是110
,即6。
-
按位取反(NOT) - ~(一个简单的方法加一后,取其相反数)
- 反转所有位,0变1,1变0。
- 例:
~5
的二进制表示为11111010
(假设是8位整数)。
-
左移(Left Shift) -
<<
- 将数字的所有位向左移动指定的位数,右边空出的位补0。
- 例:
5 << 1
的二进制表示为101 << 1
,结果是 00001010
,即10。
-
右移(Right Shift) -
>>
- 将数字的所有位向右移动指定的位数,左边空出的位补符号位(有符号数)或0(无符号数)。
- 例:
5 >> 1
的二进制表示为101 >> 1
,结果是00000010,即2。
位运算在编程中非常有用,尤其是在需要优化性能和处理硬件级别的操作时。例如,位运算可以用来设置、清除、切换和检查特定位的状态,这在处理位掩码和标志时非常有用。
下面是一个简单的C语言示例,演示了这些位运算符的使用:
#include <stdio.h>int main() {int a = 5; // 二进制表示为 101int b = 3; // 二进制表示为 011// 按位与printf("a & b = %d\n", a & b);// 按位或printf("a | b = %d\n", a | b);// 按位异或printf("a ^ b = %d\n", a ^ b);// 按位取反printf("~a = %d\n", ~a);// 左移printf("a << 1 = %d\n", a << 1);// 右移printf("a >> 1 = %d\n", a >> 1);return 0;
}
a & b = 1
a | b = 7
a ^ b = 6
~a = -6
a << 1 = 10
a >> 1 = 2
请按任意键继续. . .
下面重点讲一下"~"按位取反符号
在C语言中,按位取反操作符 ~
用于反转变量的所有位。对于整数 5
,其按位取反的结果取决于整数的位数和是否有符号。
假设我们使用的是标准的8位整数(有符号整数),整数 5
的二进制表示(补码形式)如下:
00000101
应用按位取反操作:
11111010
在8位整数中,这将是一个很大的负数。在补码表示法中,负数是通过取反所有位然后加1来得到的。因此,要得到这个负数的原始值,我们需要从这个二进制数减去1,然后取反:
11111010
- 00000001
------------11111001
然后取反:
0000010
这表示 -6
。因此,对于8位整数,5
的按位取反结果是 -6
。
四、当例子为负数时位运算会有啥不同
下面是在上面的基础上一个简单的C语言示例,演示了这些位运算符的使用:
#include <stdio.h>int main() {int a = -5; // 二进制表示为 101int b = -3; // 二进制表示为 011// 按位与printf("a & b = %d\n", a & b);// 按位或printf("a | b = %d\n", a | b);// 按位异或printf("a ^ b = %d\n", a ^ b);// 按位取反printf("~a = %d\n", ~a);// 左移printf("a << 1 = %d\n", a << 1);// 右移printf("a >> 1 = %d\n", a >> 1);return 0;
}
在C语言中,整数是以补码形式存储的,所以负数的二进制表示不是直接的“101”和“011”。让我们来分析你提供的代码和预期的输出。
首先,让我们确定 a
和 b
的二进制表示。假设我们使用的是32位整数:
a = -5
的补码表示为:11111011
b = -3
的补码表示为:11111101
现在,我们可以计算位运算的结果:
-
按位与(AND) -
a & b
11111011 & 11111101 = 11111001
,11111001 - 00000001 = 11111000
~(11111000)=00000111
00000111=7
- -7
-
按位或(OR) -
a | b
11111011 & 11111101 =11111111
,11111111 - 00000001= 11111110
~(11111110) = 00000001
00000001 = 1
-1
-
按位异或(XOR) -
a ^ b
11111011 & 11111101 =00000110
00000110=6
-
按位取反(NOT) -
~a
- 对于
a = -5
,其补码表示为11111011
,取反后得到 00000100,即4.
- 对于
-
左移(Left Shift) -
a << 1(低位补零)
11111011 << 1 = 11110110
,11110110- 00000001 = 11110101
~(11110101) = 00001010
00001010 = 10
- -10
-
右移(Right Shift) -
a >> 1 (高位补一)
11111011 >> 1 = 11111101
,11111101 - 00000001 = 11111100
~(11111100)= 00000011
00000011 = 3
-3
因此,预期的输出将是:
a & b = -7
a | b = -1
a ^ b = 6
~a = 4
a << 1 = -10
a >> 1 = -3
请按任意键继续. . .
从以上例子我们可以得出结论
(1)负数在计算机存储的时候是一起补码的形式存储的
以-3为例其的补码二进制表示如下:
- 首先,找到3的二进制表示:
00000011
- 然后,对该数进行按位取反操作:
11111100
。 - 最后,将结果加1以得到补码:
11111101
。
(2)在对负数进行左移右移操作的时候要遵循 左移低位补零,右移高位补一的原则
五、
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