C-操作符详解 - 技术栈

1.进制转换

1.1 10进制转2进制

方法：短除法

1.2 2进制转换8进制
8进制的数字每⼀位是0~7的，0~7的数字，各⾃写成2进制，最多有3个2进制位就⾜够了，⽐如7的⼆进制是111，所以在2进制转8进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左每3个2进制位会换算⼀个8进制位，剩余不够3个2进制位的直接换算。
如：2进制的01101011 ，换成8进制：0153 ，++0开头的数字，会被当做8进制。++

我有一个问题：怎么区别 0111是8进制还是2进制？
1.3 2进制转换16进制
2进制转化16进制和2进制转换8进制十分相似，
16进制的数字每⼀位是0~9,a ~f 的，0~9,a ~f的数字，各⾃写成2进制，最多有4个2进制位就⾜够了，
⽐如 f 的⼆进制是1111，所以在2进制转16进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左每4个2进
制位会换算⼀个16进制位，剩余不够4个⼆进制位的直接换算。
如：2进制的01101011，换成16进制：0x6b，16进制表⽰的时候前面加0x
2 原码，反码，补码
整数的2进制表⽰⽅法有三种，即原码、反码和补码
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。
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。
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。
++反码得到原码也是可以使⽤：取反，+1的操作++
对于整形来说：数据存放中其实存放的是补码。

cpp 复制代码

//操作符详解
#include<stdio.h>

int main()
{
	int num1 = 10;
	//10存放在整型变量num1中，占4个字节==32个bit位
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 -原码
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 -反码
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010  -补码

	//正数的原码，反码，补码都一样
	int num2 = -10;
	//-10存放在整型变量num2中，占4个字节==32个bit位
	//1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 -原码
	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0101 -反码
	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110 -补码

	//负数的原码，反码，补码要经过计算
	return 0;
}

为什么计算机中存补码呢？
在计算机系统中，数值⼀律⽤补码来表⽰和存储。原因在于，使⽤补码，可以将符号位和数值域统⼀处理；同时，加法和减法也可以统⼀处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。
简单举个例子：

cpp 复制代码

1-1
 1+(-1)
 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 -1的补码
 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 -（-1）的补码
 相加
1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
 最高位被丢弃
 结果是0

3 移位操作符（移动的是补码）

3.1左移操作符

移位规则：左边抛弃，右边补0

cpp 复制代码

#include<stdio.h>

int main()
{
	int num = 10;
	int n = num << 1;
	printf("n= %d\n", n);
	printf("num= %d\n", num);
	return 0;
}

3.2 右移操作符

右移操作符比左移操作符稍微复杂一点。
首先他的移位规则就分为两种：

逻辑右移：左边⽤0填充，右边丢弃
算术右移：左边⽤原该值的符号位填充，右边丢弃

应用哪种规则取决于编译器，目前大部分编译器上使用的算术右移，

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = -10;
	int n = num >> 1;
	printf("n= %d\n", n);//-5
	printf("num= %d\n", num);//-10
	return 0;
}

逻辑右移：

算术右移

警告⚠️：
对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。

cpp 复制代码

int num = 10;
num>>-1;//error

位操作符：& | ^ ~

注意：他们操作的对象必须是整数

区别： && （逻辑与）||（逻辑或），他们是逻辑操作符

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num1 = 3;
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011  3的补码
	int num2 = -5;
	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011   -5的补码
	// 
	//按照（二进制）位进行运算

	printf("%d\n", num1 & num2);//3
	//& 有0就是0，全1为1
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

	printf("%d\n", num1 | num2);//-5
	//| 有1为1，全0为0
	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011   

	printf("%d\n", num1 ^ num2);//-8
	//^ 相同为0，相异为1
	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100

	printf("%d\n", ~0);//-1
	//~ 按位取反
	// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 -（-1）的补码

	return 0;
}

拓展⾯试题：
不能创建临时变量（第三个变量），交换两个整数
方法：使用^

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
	int b = 20;
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100  
	a = a ^ b;
	//a=
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1110
	//30
	b = a ^ b;
	//b=
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
	//10

	a = a ^ b;
	//a=
	//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100  
	//20
	printf("a = %d b = %d\n", a, b);
	return 0;
}

练习1 ：编写代码实现：求一个整数存储在二进制中1的个数

cpp 复制代码

int main()
{
	//方法1：&的应用
	int num =5;
	int i = 0; int count = 0;
	for (i = 0; i < 32; i++)
	{
		if (((num >> i) & 1) == 1)//不用考虑正负数，移位操作符移动的是补码
			count++;
	}
	printf("%d", count);
	return 0;
}

问题：什么时候要考虑正负数嘞？

cpp 复制代码

#include <stdio.h>

int count_one_bit(unsigned int n)
//int count_one_bie(int n) 针对负数就可能出错
{
	int count = 0;
	while (n)
	{
		if (n % 2 == 1)
			count++;
		n = n / 2;
	}
	return count;
}

方法3：

cpp 复制代码

//最高效的一种
int count_one_bit(unsigned int n)
{
	int count = 0;
	while (n)
	{
		n = n & (n - 1);
		count++;
	}
	return count;
}

单目操作符
单⽬操作符有这些：
！、 ++ 、 -- 、 & 、 * 、 + 、 - 、 ~ 、 sizeof 、 ( 类型 )

6.逗号表达式
逗号表达式，就是⽤逗号隔开的多个表达式。

逗号表达式，从左向右依次执⾏。整个表达式的结果是最后⼀个表达式的结果。
7.下标访问[]、函数调⽤()
7.1 [ ] 下标引⽤操作符
操作数：⼀个数组名 + ⼀个索引值

cpp 复制代码

int arr[10];//创建数组
arr[9] = 10;//实⽤下标引⽤操作符。
//[ ]的两个操作数是arr和9。

7.2 () 函数调用操作符

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
void test1()
{
 printf("hehe\n");
}
void test2(const char *str)
{
 printf("%s\n", str);
}
int main()
{
 test1(); //这⾥的()就是作为函数调⽤操作符。
 test2("hello bit.");//这⾥的()就是函数调⽤操作符。
 return 0;
}

8.结构体访问操作符
C语⾔已经提供了内置类型，如：char、short、int、long、float、double等，但是只有这些内置类
型还是不够的，假设我想描述学⽣，描述⼀本书，这时单⼀的内置类型是不⾏的。描述⼀个学⽣需要名字、年龄、学号、⾝⾼、体重等；描述⼀本书需要作者、出版社、定价等。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。
📌 结构是⼀些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量，如：标量、数组、指针，甚至是其他结构体
结构体声明

cpp 复制代码

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
}stu;//全局变量

结构体的使用

cpp 复制代码

//结构体的声明
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
}stu = {"Bob",18,97.5f};//全局变量的初始化

int main()
{
	//结构体变量的初始化
	struct Stu s1 = { "Mary",15,96.5 };//局部变量
	//结构体的直接访问
	printf("%s %d %lf\n", s1.name, s1.age, s1.score);
	printf("%s %d %lf\n", stu.name, stu.age, stu.score);
	//结构体的间接访问
	struct Stu* ps = &s1;
	printf("%s %d %lf\n", ps->name,ps->age,ps->score);
	return 0;
}

操作符的优先级和结合性

9.1 优先级
优先级指的是，如果⼀个表达式包含多个运算符，哪个运算符应该优先执⾏。各种运算符的优先级是不⼀样的。
1 3 + 4 * 5 ;
⾯⽰例中，表达式 3 + 4 * 5 ⾥⾯既有加法运算符（ + ），⼜有乘法运算符（ * ）。由于乘法的优先级⾼于加法，所以会先计算 4 * 5 ，⽽不是先计算 3 + 4 。
9.2结合性
如果两个运算符优先级相同，优先级没办法确定先计算哪个了，这时候就看结合性了，则根据运算符是左结合，还是右结合，决定执⾏顺序。⼤部分运算符是左结合（从左到右执⾏），少数运算符是右结合（从右到左执⾏），⽐如赋值运算符（ = ）。
1 5 * 6 / 2 ;
上⾯⽰例中， * 和 / 的优先级相同，它们都是左结合运算符，所以从左到右执⾏，先计算 5 * 6 ，
再计算 6 / 2 。运算符的优先级顺序很多，下⾯是部分运算符的优先级顺序（按照优先级从⾼到低排列），建议⼤概
记住这些操作符的优先级就⾏，其他操作符在使⽤的时候查看下⾯表格就可以了。
• 圆括号（ () ）
• ⾃增运算符（ ++ ），⾃减运算符（ -- ）
• 单⽬运算符（ + 和 - ）
• 乘法（ * ），除法（ / ）
• 加法（ + ），减法（ - ）
• 关系运算符（ < 、 > 等）
• 赋值运算符（ = ）
由于圆括号的优先级最⾼，可以使用它改变其他运算符的优先级。

C语言中，可以通过数字的前缀来区分二进制和八进制。如果一个数字以0开头，则表示它是八进制数；如果一个数字以0b或0B开头，则表示它是二进制数。

例如，对于数字0111，根据前缀0，它被视为八进制数。要将其转换为十进制数，可以使用C语言中的atoi()函数或strtol()函数。

下面是一个示例代码：
cpp 复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    char *binary = "0111";
    int decimal = strtol(binary, NULL, 8);
    
    printf("Decimal value: %d\n", decimal); // 输出：73
    
    return 0;
}
在上面的代码中，我们将字符串"0111"转换为八进制数73，并将其打印为十进制数