c语言常用操作符(2)

 1.移位操作符

移位操作符分为<<左移操作符和右移操作符>>
注：移位操作符的操作数只能是整数，同时移位操作符移动的是存储在内存中的二进制位（也就是补码）

同时移位操作符不要移动负数位，这个是标准未定义的。

1.<<操作符

移位规则：左边抛弃、右边补0

例1

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

由于a为正整数，所以补码与原码相同 

 所以b输出结果为20

例2 

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

由于a为负整数，所以补码等于原码取反加一

所以输出b输出结果为-2
 由以上例1与例2可以发现左移操作符有乘2的效果

 2.>>操作符

在右移操作符不同于左移操作符，右移操作符有两种运算
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

 例1

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

 

所以算数右移b等于-1，逻辑右移b等于一个很大的正整数 

右移是采取算数右移还是逻辑右移是取决于编译器的 通常采取的都是算数右移
在vs中采取的也是算数右移

例2

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

 以上代码输出结果为

通过以上代码可以发现右移有除2的效果 

2.位操作符

位操作符有：
&  按位与
|    按位或
^   按位异或
~   按位取反

注：位操作符的操作数必须是整数,同时位操作符是对存储在内存中的二进制位（也就是补码）进行运算

在这不要将&和|与之前讲到的&&和||混淆 &&和||关注的是操作符两端的真假 &和|关注的是操作符两端的二进制序列

1.& 按位与

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a & b;
	printf("c=%d\n", c);
 
	return 0;
}

在以上代码中a&b  首先我们知道&是对操作数在内存中存储的二进制位进行运算，所以先将a和b的补码表示出来如下所示

在按位与操作符中两个操作数对应二进制位有0则为0，俩个都为1时，才为1 

所以就可得出c的补码

 最终c的结果为0
运行程序验证以上运算

2.|  按位或

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a | b;
	printf("c=%d\n", c);
 
	return 0;
}

将此先的代码再使用一遍，而这时将c=a | b 

 在按位或操作符中两个操作数对应二进制位有1则为1，俩个都为0时，才为0

所以就可得出c的补码

 最终c的结果为-1
运行程序验证以上运算

3.^   按位异或

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a ^ b;
	printf("c=%d\n", c);
 
	return 0;
}

在以上代码中用到了按位异或操作符，要得到c的结果首先要知道^的计算逻辑
在按位异或操作符中两个操作数对应二进制位不同则为1，俩个相同时，才为0
 

所以最终c输出结果为-1
运行程序验证以上运算

4.~   按位取反  

按位取反操作符是将整数的二进制位全部取反 

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a ^ b;
	int d = ~c;
	printf("d=%d\n", d);
 
	return 0;
}

例如在以上代码中对c按位取反 最终d输出结果为0

 运行程序验证以上运算

5.练习

练习1.一道面试题

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 = 0;
	int b = 0;;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	 a = a ^ b;
	 b = a ^ b;
	 a = a ^ b;
	printf("a=%d b=%d",a,b);
 
	return 0;
}

要理解这种方法就要再了解一下^的一些特点 
1.a^a=0
2.a^0=a
3.a^b^c=a^c^b=b^a^c=b^c^a=c^a^b=c^b^a(异或是支持交换率)

来举一些例子让我们更好理解以上特点 

 例如：3^3操作符的二进制位都相同所以异或后都为0，所以最终3^3=0
            3^0操作符的二进制位都不同所以异或后都为原来3的二进制位，3^0=3
            1^2^3与3^2^1最终计算结果是相同的

在此之后我们再来理解以上代码

在b=a^b中的a=a^b,在最后的a=a^b中a=a^b b=a

运行程序验证以上运算

       

练习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 

我们知道要将一个数从十进制转换为二进制是需要通过不断整除2然后取出余数
所以我们可以想到以下方法来求一个数二进制中1的个数

#include<stdio.h>
 
int Number(int n)
{
 int count=0;
 while(a)
 {
  if(a%2==1)
  {
   count++;
  }
  a=a/2;
 }
 return count;
}
 
int main()
{
 
 int a=0;
 scanf("%d",&a);
 int n=Number(a);  
 printf("%d",n);
 
 return 0;
}

在以上方法会存在一个问题就是无法计算负数的二进制1的个数 这时有的读者会想到将形参用unsigned int，这种方法确实能解决问题 但有没有更好的方法呢？

#include<stdio.h>
 
int Number(int a)
{
 int count=0;
 int i=0;
 for(i=0;i<32;i++)
 {
  if((a>>i)&1)
  {
   count++; 
  }
 }
 return count;
}
 
int main()
{
 
 int a=0;
 scanf("%d",&a);
 int n=Number(a);  
 printf("%d",n);
 
 return 0;
}

 以上这种方法是将整数的二进制数的每一位都按位与1，若输出为1就count++；实现二进制位中1的计数 但这种方法也有一定的缺陷就是无论输入整数的二进制位中有几个1都需要将32位全部遍历一遍，这样会使得代码的效率不高 因此我们能否再设计一种方法来让统计出所有二进制1时就停止循环呢？

#include<stdio.h>
 
int Number(int a)
{
 int count=0;
 int i=0;
 while(n)
  {
   a=a&(a-1);
   count++; 
  }
 return count;
}
 
int main()
{
 
 int a=0;
 scanf("%d",&a);
 int n=Number(a);  
 printf("%d",n);
 
 return 0;
}

 要理解上面这种方法首先要了解n&(n-1)结果的特点

n&(n-1)能将整数的二进制位中去除一个1
例如当n=5时

所以利用这种方法就可以在二进制位1的个数为0时不再继续执行程序，提升了程序的效率

练习3

二进制位置0或者置1

 编写代码将13二进制序列的第5位修改为1，然后再改回0
13的2进制序列： 00000000000000000000000000001101
将第5位置为1后：00000000000000000000000000011101
将第5位再置为0：00000000000000000000000000001101

#include<stdio.h>
 
int main()
{
 
 int a=13;
 printf("%d",a);
  a=a|(1<<4);
 printf("%d",a);
  a=a&~(1<<4);
 printf("%d",a);
 return 0;
}

3.逗号操作符

 首先了解什么是逗号表达式
1 exp1, exp2, exp3, …expN

正如以上所示用逗号隔开的多个表达式就是逗号表达式，而这其中的逗号就是逗号操作符

逗号表达式中有一特点：从左向右依次执行并计算，整个表达式的结果是最后⼀个表达式的结果

int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);//逗号表达式
c是多少？

 在以上代码中c的等号右边是一个逗号表达式，要从左向右计算得出的才是正确结果，因为前面表达式的计算可能会影响后面表达式的计算
a=b+10=12后b=a+1=13 所以最终c=13

逗号表达式同时还能在if；while等语句的判断部分使用，起到简化代码的作用

a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{
//业务处理
//...
a = get_val();
count_val(a);
}

如果使用逗号表达式就可以简化为：

while (a = get_val(), count_val(a), a>0)
{
//业务处理
}

4.下标访问操作符、函数调用操作符

1. [ ] 下标引用操作符 

int arr[4]={1，2，3，4}；
int n=arr[3];

arr[3]表示数组下标为3的元素是4 这里面的[]就是下标引用操作符 arr[3]中操作数是arr和3 

由此可见 [ ]下标引用操作符也是双目操作符 

注：在int arr[4]中的[ ]是用来指定数组元素大小，不是在访问数组的某个元素，所以不是下标引用操作符

2.函数调用操作符

#include<stdio.h>
int Add(int x,int y)
{
  return x+y;
}
 
int main()
{
int a=0;
scanf("%d %d",&a,&b);
printf("%d %d\n",a,b);
int n=Add(a,b);
printf("%d",n);
return 0;
}

在以上代码中库函数printf和自定义函数Add后的括号都是函数调用操作符
其中Add后()的操作数是Add ，3，5

那函数调用操作符至少有几个操作数呢？
答案是至少有一个，原因是在调用时候函数名不可省略，但参数可能为0

5. 结构成员访问操作符

但要描述一个复杂对象时单一的数据类型已经不足以实现，C语言为了解决这个问题，增加了结构体这种自定义的数据类型，让程序员可以自己创造适合的类型。

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