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C語言操作符超詳細講解上篇

 更新時間:2022年04月13日 11:00:32   作者:初學C語言者  
C?語言提供了豐富的操作符,有:算術操作符,移位操作符,位操作符,賦值操作符,單目操作符,關系操作符,邏輯操作符,條件操作符等。因為篇幅過大將分兩篇講解,讓我們通讀本篇來詳細了解吧

前言

操作符主要內容包括:各種操作符的介紹,用表達式求值。

1、操作符的分類

  • 算術操作符
  • 移位操作符
  • 位操作符
  • 賦值操作符
  • 單目操作符
  • 關系操作符
  • 邏輯操作符
  • 條件操作符
  • 逗號表達式
  • 下標引用、函數(shù)調用和結構成員

2、算術操作符

 +  -  *  /  %  (加法 減法 乘法 取余 取模)
int main()
{
	int a = 9 / 2;//4
	float b = 9 / 2;
	int c = 9.0 / 2;
	float d = 9.0 / 2;//4.5
	float e = (float)9.0 / 2;

	printf("%d\n", a);
	printf("%f\n", b);
	printf("%d\n", c);
	printf("%f\n", d);
	printf("%f\n", e);
	return 0;
}

運行結果見下圖:

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

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通過例子可發(fā)現(xiàn),變量的類型使用錯誤的話,結果也是錯誤的

  • 除了 % 操作符之外,其他的幾個操作符可以作用于整數(shù)和浮點數(shù)
  • 對于 / 操作符如果兩個操作數(shù)都為整數(shù),執(zhí)行整數(shù)除法。而只要有浮點數(shù)執(zhí)行的就是浮點數(shù)除法
  • % 操作符的兩個操作數(shù)必須為整數(shù)。返回的是整除之后的余數(shù)

3、移位操作符

移位操作符的操作數(shù)只能是整數(shù)

<< 左移操作符
>> 右移操作符

3.1 左移操作符

  • 移位規(guī)則:左邊拋棄、右邊補0
  • 整數(shù)是 int 型,占4個字節(jié),有32位表示。其中最高位表示符號,0為正,1為負
  • 整數(shù)在內存中存儲的是補碼的二進制,正數(shù)的原碼、反碼、補碼是相同的
  • 操作符對整數(shù)操作的流程:

(1)先將整數(shù)的原碼轉換成反碼

(2)反碼 +1轉換成補碼

(3)最后對整數(shù)的補碼進行操作

(4)操作結束后,將操作后的補碼 -1 轉換成反碼

(5)將反碼轉換成最終的原碼

  • 函數(shù)printf打印的是整數(shù)的原碼

3.1.1 正數(shù)左移1位

代碼如下(示例):

int main()
{
	int a = 5;
	int b = a << 1;//操作的補碼二進制位,a本身結果不變
	printf("%d\n", a);//打印5
	printf("%d\n", b);// -10
	return 0;
}

在這里插入圖片描述

結果運行見下圖,與分析的結果一致,左移1位的效果相當于乘以2,左移在51單片機、STM32中,操作寄存器會經常用到。

在這里插入圖片描述

3.1.2 負數(shù)左移1位

int main()
{
	int a = -5;
	int b = a << 1;//<< >> 操作的二進制位
	printf("%d\n", a);//打印-5
	printf("%d\n", b);// -10
	return 0;
}

在這里插入圖片描述

運行結果見下圖,和分析的結果一致

在這里插入圖片描述

3.2 右移操作符

右移移位規(guī)則運算分兩種:

  • 邏輯移位:左邊用0填充,右邊丟棄
  • 算術移位:左邊用原該值的符號位填充,右邊丟棄

3.2.1 正數(shù)右移1位

int main()
{
	int a = 5;
	int b = a >> 1;//右移不一定是除2

	printf("%d\n", a);//打印-5
	printf("%d\n", b);// -3
	return 0;
}

下面分析右移的過程:正數(shù)的原碼、反碼、補碼一樣

00000000 00000000 00000000 00000101 //5的二進制補碼
//算術右移:左邊用原該值的符號位1填充,右邊丟棄1
00000000 00000000 00000000 00000010 //右移后的補碼
//右移后的補碼就是右移后的原碼  2

結果見下圖:

在這里插入圖片描述

3.2.2 負數(shù)右移1位

int main()
{
	int a = -5;
	int b = a >> 1;//右移不一定是除2

	printf("%d\n", a);//打印-5
	printf("%d\n", b);// -3
	return 0;
}

下面分析右移的過程:

10000000 00000000 00000000 00000101 //-5的二進制原碼
11111111 11111111 11111111 11111010 //反碼
11111111 11111111 11111111 11111011 //補碼:反碼+1
//算術右移:左邊用原該值的符號位1填充,右邊丟棄1
11111111 11111111 11111111 11111101 //右移后的補碼
11111111 11111111 11111111 11111100 //反碼:補碼-1
10000000 00000000 00000000 00000011 //原碼  -3

結果見下圖:

在這里插入圖片描述

3.3 移位操作符說明

注意事項:

  • 右移操作符采用邏輯移位還是算術移位,取決于電腦編譯器,我的是算術移位,所以舉例以算術移位分析的,邏輯移位分析流程一樣
  • 對于移位運算符,不要移動負數(shù)位,這個是標準未定義的,例如:
int num = 10;
num>>-1;//10右移-1位,這是錯誤的表達

4、位操作符

位操作符有:

& //按位與     相同為1, 相異為0
| //按位或     有1為1, 全0為0
^ //按位異或    相同為0, 相異為1
//注:他們的操作數(shù)必須是整數(shù)

int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a & b;
	int d = a | b;
	int e = a ^ b;//異或
	//對應的二進制位:相同位0,相異為1
	printf("%d\n", c);// 打印3
	printf("%d\n", d);// -5
	printfan("%d\n", e);// -8	
	return 0;
}

00000000 00000000 00000000 00000011   3的補碼
11111111 11111111 11111111 11111011   -5的補碼
//按位與:  相同為1, 相異為0
00000000 00000000 00000000 00000011    3的補碼,原碼表示3
//按位或:   有1為1, 全0為0
11111111 11111111 11111111 11111011   -5的補碼,原碼表示-5
//按位異或: 相同為0, 相異為1
11111111 11111111 11111111 11111000  補碼
11111111 11111111 11111111 11110111  反碼
10000000 00000000 00000000 00001000  原碼 -8

輸出結果見下圖,與分析一致:

在這里插入圖片描述

4.1 練習 1

不能創(chuàng)建臨時變量(第三個變量),實現(xiàn)兩個數(shù)的交換

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;

	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	//第一種,常用的方法,創(chuàng)建中間變量
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;	
	//第二種,不創(chuàng)建變量
	a = a + b;
	b = a - b;
	a = a - b;
	//第三種,不創(chuàng)建變量,很難想到
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

4.2 練習 2

求一個整數(shù)存儲在內存中的二進制中1的個數(shù)

//舉例: 5   &1, 然后右移1位, 再&1
//00000000 00000000 00000000 00000101
//00000000 00000000 00000000 00000001

int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	int i = 0;
	int cnt = 0;
	//位操作
	for ( i = 0; i < 32; i++)
	{//每次右移一位就 &1
		if (1==((num>>i)&1))
		{
			cnt++;//所有位與1,相同為1,相異為0
		}
	}
	printf("%d", cnt);
	return 0;
}

總結

本文對部分操作符進行了,介紹,也分析了操作符的具體實現(xiàn)過程,這里了解原理即可,具體運算交給計算機執(zhí)行,沒必要每個都自己畫圖分析,耗時,不細心可能還會出錯,32位二進制建議大家劃分成4個字節(jié),8位一組,好看一些,這在STM32 單片機對寄存器操作時,經常這樣劃分,一目了然。

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