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操作符详解(下篇)前言条件操作符移位操作符左移操作符右移操作符 位操作符下标引用操作符函数调用操作符操作符的属性:优先级和结合性优先级结合性 表达式求值整形提升算术转换 写在最后
操作符详解(下篇)
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前言
接上篇:
【C语言篇】符号间的对话:从算术到逻辑的优雅编织——探寻C语言操作符的力量
在上篇文章中,我们深入探讨了C语言操作符的基础,从算术运算到逻辑判断,每一步都展示了操作符的核心作用。而在本篇中,我们将把视野扩展到更复杂的领域,如移位操作符和位操作符,它们在数据处理和内存操作中的重要性不言而喻。这些符号背后的运算机制,正是构建高效代码的关键。通过深入理解这些更高级的操作符,我们将掌握更强大的工具来提升编程能力。
条件操作符
条件操作符也叫三⽬操作符,需要接受三个操作数的,形式如下:
exp1 ? exp2 : exp3
如果表达式1为真,那么就计算表达式2,表达式2的结果为整个式子的 结果;
如果表达式1为假,那么就计算表达式3,表达式3的结果为整个式子的结果。
例如求两个数的最大值
#include<stdio.h>int main(){ int a = 0, b = 0, c = 0; printf("请输入两个数:\n"); scanf("%d %d", &a, &b); c = a > b ? a : b; printf("较大的数为:%d\n", c); return 0;}
移位操作符
这涉及到数据在内存中的存储形式
不了解的小伙伴可以先去看这篇:
【C语言篇】数据在内存中的存储(超详细)
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左移操作符
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右移操作符
移位操作符的操作数只能是整数
左移操作符
移位规则:左边抛弃、右边补0
#include <stdio.h>int main(){ int num = 10; int n = num<<1; printf("n= %d\n", n); printf("num= %d\n", num); return 0;}
右移操作符
移位规则:⾸先右移运算分两种:
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#include <stdio.h>int main(){ int num = 10; int n = num>>1; printf("n= %d\n", n); printf("num= %d\n", num); return 0;}
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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。
一般更多采用算术右移
位操作符
位操作符有:
& //按位与| //按位或^ //按位异或~ //按位取反
注:他们的操作数必须是整数。
按位与& 对应的二进制位,有0则为0,两个同时为1,才为1 例子如下:/int main()//{//int a = 6;////00000000000000000000000000000110 - 6的补码//////int b = -7;////10000000000000000000000000000111////11111111111111111111111111111000////11111111111111111111111111111001 -> -7的补码//////int c = a & b;//a和b的补码的二进制位进行运算////对应的二进制位,有0则为0,两个同时为1,才为1//// ////00000000000000000000000000000110 - 6的补码////11111111111111111111111111111001 -> -7的补码////00000000000000000000000000000000//printf("%d\n", c);////return 0;//}
按位或| 对应的二进制位,有1则为1,两个同时为0,才为0 按位异或^ 对应的二进制位,相异为1,相同为0 按位取反~ 对应二进制位,1变为0,0变为1 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 = 10; int b = 20; a = a + b; b = a - b; a = a - b; printf("a = %d b = %d\n", a, b); return 0;}
这种方法在数据较大时会发生溢出
使用异或操作 0和任何数异或都是任何数本身异或满足交换律和结合律任何数异或自己都是0#include <stdio.h>int main(){ int a = 10; int b = 20; a = a^b; b = a^b; a = a^b printf("a = %d b = %d\n", a, b); return 0;}
求一个整数在内存中存储二进制1的个数
方法一:十进制转二进制每次除二,余1则count++注意传过来的参数要转为unsigned int,否则负数统计会出现错误int count_bit_one(unsigned int n){int count = 0;while (n){if ((n % 2) == 1)count++;n = n / 2;}return count;}
方法二:使用移位操作符这里必须循环32次,还可以优化 #include <stdio.h>int count_bit_one(int n){int i = 0;int count = 0;for (i = 0; i < 32; i++){if (((n >> i) & 1) == 1){count++;}}return count;}
方法三:使用&运算符很巧妙,很难想到? int count_bit_one(int n){int i = 0;int count = 0;while (n){n = n & (n - 1);//每次去掉最低位的1count++;}return count;}
下标引用操作符
下标引用操作符为[]
操作数:⼀个数组名+⼀个索引值(下标)
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。
函数调用操作符
函数调用操作符为()
接受⼀个或者多个操作数:第⼀个操作数是函数名,剩余的操作数就是传递给函数的参数。
#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;}
操作符的属性:优先级和结合性
C语⾔的操作符有2个重要的属性:优先级、结合性,这两个属性决定了表达式求值的计算顺序。
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。
3 + 4 * 5;
上⾯⽰例中,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 。
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( = )。
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 / 2 。
运算符的优先级顺序很多,下⾯是运算符的优先级顺序(按照优先级从⾼到低排列)。
参考:运算符优先顺序
不用刻意去记,用多了就熟练了
表达式求值
有了操作符的优先级和结合性,就必然涉及到表达式求值,这里简单介绍一下表达式求值的规则。
整形提升
C语⾔中整型算术运算总是⾄少以缺省(默认)整型类型的精度来进⾏的。 为了获得这个精度,表达式中的字符和短整型操作数在使⽤之前被转换为普通整型,这种转换称为整型提升。
整型提升的意义:
整型提升的意义: 表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执⾏,CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节⻓度⼀ 般就是int的字节⻓度,同时也是CPU的通⽤寄存器的⻓度。 因此,即使两个char类型的相加,在CPU执⾏时实际上也要先转换为CPU内整型操作数的标准⻓ 度。 通⽤CPU(general-purposeCPU)是难以直接实现两个8⽐特字节直接相加运算(虽然机器指令中可能有这种字节相加指令)。所以,表达式中各种⻓度可能⼩于int⻓度的整型值,都必须先转换为 int或unsigned int,然后才能送⼊CPU去执⾏运算。
//实例1 char a,b,c;...a = b + c;
b和c的值被提升为普通整型,然后再执⾏加法运算。 加法运算完成之后,结果将被截断,然后再存储于a中。
截断:
例如这里整型运算结果要放入一个字符型变量,截断就是把最低八位bit位保留,而其他bit位舍去,再放入字符型变量中。
如何进行整形提升呢?
有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的⽆符号整数提升,⾼位补0//负数的整形提升 char c1 = -1;变量c1的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位:11111111因为 一般情况下char 为有符号的 char所以整形提升的时候,⾼位补充符号位,即为1提升之后的结果是:11111111111111111111111111111111//正数的整形提升 char c2 = 1;变量c2的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位:00000001因为 char 为有符号的 char所以整形提升的时候,⾼位补充符号位,即为0提升之后的结果是:00000000000000000000000000000001
算术转换
如果某个操作符的各个操作数属于不同的类型,那么除⾮其中⼀个操作数的转换为另⼀个操作数的类型,否则操作就⽆法进⾏。下⾯的层次体系称为寻常算术转换。
long doubledoublefloatunsigned long intlong intunsigned intint
如果某个操作数的类型在上⾯这个列表中排名靠后,那么⾸先要转换为另外⼀个操作数的类型后执⾏运算
例如int和double类型变量运算,int类型要先转换为double类型才能运算,计算出来的结果也是double类型的。
写在最后
本篇深入探讨了C语言中更高级的操作符,包括移位操作符和位操作符,它们赋予了开发者对数据操作的精细控制力。通过详细的实例分析,我们了解到左移、右移、按位与或等操作符如何帮助处理二进制数据,以及如何优化代码效率。同时,操作符的优先级和结合性也再次成为我们理解复杂表达式的关键。掌握这些高效运算,将使编程不仅是一种技术,更是一种艺术。
以上就是【C语言篇】符号的隐秘力量:位移与逻辑的深邃交响——解锁操作符的高级智慧的内容啦,各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正,您的支持是我创作的最大动力!❤️