【C语言初阶】带你轻松玩转所有常用操作符(1) ——算数操作符，移位操作符，位操作符

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Hello,这里是君兮_，最近要准备期末复习了，可能更新的就不会那么频繁了，下个星期恢复正常更新。

前言

今天给大家带来的是操作符详解，由于这部分的内容比较多，可能会分成几部分讲，今天带来的是第一部分的内容，废话不多说，咱们开始吧！

一.操作符的分类

• 操作符大致分为以下几种

• 算术操作符
• 移位操作符
• 位操作符
• 赋值操作符
• 单目操作符
• 关系操作符
• 逻辑操作符
• 条件操作符
• 逗号表达式
• 下标引用、函数调用和结构成员

• 咱们还是先画个图来说明，具体的再一个一个介绍用法及使用场景
  

二.算数操作符

   +   -  *  /  %

• 1. 除了 % 操作符之外，其他的几个操作符可以作用于整数和浮点数。
• 2. 对于 / 操作符如果两个操作数都为整数，执行整数除法。而只要有浮点数执行的就是浮点数除法。
• 3. % 操作符的两个操作数必须为整数。返回的是整除之后的余数。
• 我们来通过一段代码理解一下：

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
	int r = 7 / 2;
	printf("%d\n", r);
	double d = 7 / 2;
	printf("%lf\n", d);//3.5?
	double d1 = 7.0 / 2.0;
	printf("%lf\n", d1);//3.5?

	return 0;
}

• 运行结果
  
• 大家可能对打印的第一个数字和第三个数字都没什么疑问，唯一有问题的就是为什么第二个后面的小数部分被省去了，接下来我来讲讲原因
• 我们可以看到7和2都是整数，那么执行的就是整数除法，在整形中是不存在小数的，因此小数点后面的部分会被直接舍去，此时我们又把7/2得到的3赋给一个浮点型的d，打印出来是要保留小数后面的几位的，因此打印出来的才是屏幕上的结果
• 总结：
• 当你想要进行浮点数除法时，除号两边的数得至少有一个浮点型！！！

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三.移位操作符

<< 左移操作符
>> 右移操作符
 
注：移位操作符的操作数只能是整数。

• 在讲这方面内容之前，先给大家简单的补充一些数据在内存中存储的知识，方便大家下面更好的理解，如果你想更具体的了解这方面的知识，不妨去看看我的这两篇博客，以下是链接:
  【C语言进阶】纳尼？这样学数据在内存中的存储竟然如此简单(1)？
  【C语言进阶】纳尼？这样学数据在内存中的存储竟然如此简单(2)？

整型在内存中是以二进制的形式存储的，而内存中存储的是补码，并且是倒着存的。

现在我来具体解释一下上面这段话。

1.二进制表示的三种形式

• 二进制在内存中表示形式分别是原码，反码，补码。
• 其中，数据在内存中是以二进制补码的形式进行存储的
• 以下面的代码说明

int main()
{
    
    
	
	int num  = 10;//创建一个整型变量，叫num，这时num向内存申请4个字节来存放数据
	//4个字节-32比特位
	//00000000000000000000000000001010-原码
	//00000000000000000000000000001010-反码
	//00000000000000000000000000001010-补码

	int num2 = -10;//
	//10000000000000000000000000001010 - 原码
	//11111111111111111111111111110101 - 反码
	//11111111111111111111111111110110 - 补码
	


	return 0;
}

• 十进制数据的二进制表现形式就是原码，原码最左边的一个数字就是符号位，0为正，1为负。
• 对于正数而言，原码反码补码三者相同，对于负数而言，反码为原码符号位不变，其他位取反(1变为0，0变为1)
• 对于负数而言，补码为反码+1。

---

2.左移操作符 <<

• 移位规则
  左边抛弃，右边补零
• 注意，以下我们所说的移位，移动的都是补码的二进制序列

int main()
{
    
    

	int num = 10;//创建一个整型变量，叫num，这时num向内存申请4个字节来存放数据
	//4个字节-32比特位
	//00000000000000000000000000001010-原码
	//00000000000000000000000000001010-反码
	//00000000000000000000000000001010-补码
	int b=num << 1;
	//00000000000000000000000000010100-补码
	printf("%d\n", num);
	printf("%d\n", b);

	
	return 0;
}

• 注意，移位操作并不会改变原来变量的大小！！

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3.右移操作符 >>

• 移位规则：
• 首先右移运算分两种：
• 1. 逻辑移位
  左边用0填充，右边丢弃
• 2. 算术移位
  左边用原该值的符号位填充，右边丢弃

int main()
{
    
    

	int num = 10;
	
	//逻辑右移 左边用0填充，右边丢弃
	//00000000000000000000000000001010-补码
	int b=num >> 1;
	//00000000000000000000000000000101-补码
	printf("%d\n", num);
	printf("%d\n", b);
	//算数右移 左边用原该值的符号位填充，右边丢弃
	int num1 = -1;
	//10000000000000000000000000000001-原码
	//11111111111111111111111111111110-反码
	//11111111111111111111111111111111-补码
	int c = num1 >> 1;
	printf("%d", c);
	
	return 0;
}

• C语言没有明确规定是逻辑右移还是算术右移，但是一般编辑器采用的都是算术右移
  
• 如图可见，我们当前编译器采用的是逻辑右移，否则符号位应该变为0打印出来的应该是一个正数。

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4.错误的写法

• 另外，要注意这种写法：

int main()
{
    
    
	int a = 5;
	int b = a >> -2;//标准未定义行为

	return 0;
}

• 有些人可能脑子一抽，突然想到，我右移一个负数不就是左移吗？
• 注意：对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义行为！！

---

四.位操作符

• 位操作符有：

 & //按位与
 | //按位或
 ^ //按位异或

• 注：他们的操作数必须是整数。
• 以下位操作符对应操作的仍然是二进制补码

1.& 按位与

& 按位与 ---- 对应二进制位有0则为0，两个同时为1，才是1

int main()
//{
    
    
//	int a = 3;
//	//00000000000000000000000000000011 - 补码
//	int b = -5;
//	//10000000000000000000000000000101
//	//11111111111111111111111111111010
//	//11111111111111111111111111111011 - 补码
//	//
//	int c = a & b;
//	//& -- 对应二进制位有0则为0，两个同时为1，才是1
//	//00000000000000000000000000000011
//	//11111111111111111111111111111011
//	//00000000000000000000000000000011 - 补码
//	//
//	printf("%d\n", c);//3
//
//	return 0;
//}

---

2.| 按位或

| 按位或 ---- 对应的二进制位有1则为1，两个同时为0才是0

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	//00000000000000000000000000000011 - 补码
	int b = -5;
	//10000000000000000000000000000101
	//11111111111111111111111111111010
	//11111111111111111111111111111011 - 补码
	//
	int c = a | b;
	//| - 按（2进制）位或 - 对应的二进制位有1则为1，两个同时为0才是0
	//00000000000000000000000000000011
	//11111111111111111111111111111011
	//11111111111111111111111111111011 - 补码
	//11111111111111111111111111111010
	//10000000000000000000000000000101 - -5
	printf("%d\n", c);//3

	return 0;
}

---

3.^ 按位异或

^ 按位异或 ----对应的二进制位相同为0，相异为1

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	//00000000000000000000000000000011 - 补码
	int b = -5;
	//10000000000000000000000000000101
	//11111111111111111111111111111010
	//11111111111111111111111111111011 - 补码
	//
	int c = a ^ b;
	//^ - 按二进制位异或 -对应的二进制位相同为0，相异为1
	//00000000000000000000000000000011
	//11111111111111111111111111111011
	//11111111111111111111111111111000 - 补码
	//11111111111111111111111111110111
	//10000000000000000000000000001000 - -8
	printf("%d\n", c);//3

	return 0;
}

---

4.位操作符应用实例

• 看了上面的内容，可能有些人会有疑问，这些位操作符具体都有啥用呢？
• 以下我们来通过几个例子说明：
• 1.我们先来看一个简单的例子：

int main()
{
    
    
int num1 = 1;
int num2 = 2;
num1 & num2;
num1 | num2;
num1 ^ num2;
return 0;
}

• 上面的这段代码a,b,c的结果是多少？
  
• 很简单吧？遇到这种问题一定不要偷懒，画图是最好的解决方法！
• 2.在不创建临时变量（第三个变量）的情况下，实现两个数的交换。
• 这其实是某公司的一个面试题，如果你能理解上面所讲的内容并学会应用，其实并不复杂。
• 实现代码如下：

//在不创建临时变量（第三个变量）的情况下，实现两个数的交换。
int main()
{
    
    
	int a = 10;
	00000000000000000000000000001010--10的补码
	int b = 20;
	00000000000000000000000000010100--20的补码
	a = a ^b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	printf("a=%d b=%d", a, b);
	return 0;
}

• 成功实现我们的目标，可是为什么呢？
• 下面我来解释一下，如果你是基础不是特别好的初学者的话，这里还是建议自己先画图感受一下哦！

	a = a ^b;
	//00000000000000000000000000001010--a
	//00000000000000000000000000010100--b
	//00000000000000000000000000011110--a=a^b

• 此时a已经变成了a ^b

	b = a ^ b;
	//00000000000000000000000000010100--b
	//00000000000000000000000000011110--a=a^b
	//00000000000000000000000000001010-b=a^b    

• 此时的b已经与a完成交换变成10了

a = a ^ b;
	//00000000000000000000000000011110--a=a^b
	//00000000000000000000000000001010-b=a^b 
	//00000000000000000000000000010100 a=a^b a=20

• 最后一次异或，把b的值交换给a
• 逐步分析这段代码是不是就清晰多了？

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总结

• 今天的内容暂时到这里就结束了，我们今天讲了有关算数操作符，移位操作符和位操作符的应用，如果你还有所困惑不妨自己动手实操一下，这方面的知识是稍微有点抽象，需要咱们反复的练习熟悉起来才行。
• 以上就是关于操作符的第一部分内容，后面其他的操作符应用详解会在近期分批次更新，敬请期待！！
• 好了，如果你有任何疑问欢迎在评论区或者私信我提出，大家下次再见啦！

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