操作符详解（上）

1.操作符的分类

• 算术操作符：+， -，*，%，/，
• 移位操作符：<<  >>         移动的是二进制位
• 位操作符：&，|，^，       也是使用二进制位进行计算
• 赋值操作符：=，+=，-=，*=，/=，%=，<<=，>>=，&=，|=，^=，
• 单目操作符：！，++，--，&，*，+，-，~，sizeof，
• 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：（）
• 结构成员访问：.，->

上述的操作符，我们已经讲过算术操作符，赋值操作符，逻辑操作符，条件操作符和部分的单目操作符，今天继续介绍一部分，操作符中有一些操作符和二进制有关系，我们先铺垫一下二进制的和进制转换的知识。

2.二进制和进制转换

其实我们经常能听到2进制，8进制，16进制这样的讲法，那是什么意思呢？

其实2进制，8进制，16进制是数值的不同表示形式而已。

比如：数值15的各种进制的表示形式：

 15的2进制：111115的8进制：1715的10进制：1515的16进制：F//16进制的数值之前写：0x
//8进制的数值之前写：0

我们重点介绍一下二进制：

首先我们还是得从10进制讲起，10进制是我们生活中经常使用的，我们已经形成了很多尝试：

• 10进制中满10进1
• 10进制的数字每一位都是0~9的数字组成

其实2进制也是一样的

• 2进制中满2进1
• 2进制的数字每一位都是0~1的数字组成

那么1101就是2进制的数字了。

2.1 2进制转10进制

其实10进制的123表示的值是一百二十三，为什么是这个值呢？其实10进制的每一位都是有权重的，10进制从右向左是个位，十位，百位……，分别每一位的权重是10^0,10^1,10^2...

 2进制和10进制是类似的，只不过2进制的每一位的权重，从右向左是：2^0,2^1,2^2....

如果2进制的1101，该怎么理解呢？

1*2^3+1*2^2+0*2^1+ 1*2^0 = 1*8+1*4+0+1 = 13

2.1.1 10进制转2进制数字 

2.2 2进制转8进制和16进制 

 2.2.1 2进制转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进制为就足够了，比如7的二进制是111，所以在2进制转8进制的时候，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，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

2.2.2 2进制转16进制 

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2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

3.原码，反码，补码 

整数的2进制表示方法有三种，则原码，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，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：直接将数值位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

补码得到原码也是可以使用：取反，+1的操作。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

为什么呢？

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，补码和原码可以相互转换，其实运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

 4.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。

移动的是存储在内存中的二进制位（补码）

4.1 左移操作符

移位规则：左边抛弃，右边补0

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

 10的原码 000000001010  左移之后变成 000000010100  换算成10进制为20

代码结果为

4.2 右移操作符 

移位规则：首先右移运算分两种

1.逻辑右移：左边用0填充，右边丢弃

2.算术右移：左边用该原值的符号位填充，右边丢弃

右移到底采用算术右移还是逻辑右移是取决于编译器的！ 通常采用的都是算术右移

注意：对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。

例如：

int num = 10；
num >> -1;  // error

5.位操作符：&，|，^，~ 

位操作符有：

    &        //按位与                与&&区分             &&   逻辑与   

    |         //按位或                 与 | |区分              | |    逻辑或 

    ^         //按位异或

    ~        //按位取反

注意： 他们的操作数必须是整数。 

直接上代码：

按位与：& 

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按位与运算// 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   结果为0printf("%d\n", c);return 0;
}

按位或：|  

​​​​​​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按位或运算// 只要有1，就为1，两个同时为0，才为0// 00000000000000000000000000000110   6的补码// 11111111111111111111111111111001   7的补码// 11111111111111111111111111111111   // 10000000000000000000000000000000// 10000000000000000000000000000001   原码 结果为-1printf("%d\n", c);return 0;
}

按位异或：^ 

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按位异或运算// 对应的二进制位 相同为0 相异为1// 00000000000000000000000000000110   6的补码// 11111111111111111111111111111001   7的补码// 11111111111111111111111111111111   // 10000000000000000000000000000000// 10000000000000000000000000000001   原码 结果为-1printf("%d\n", c);return 0;
}

按位取反 ： ^    

注意： 它和按位与 ，按位或，按位异或不同  前面三个都是双目操作符 它是单目操作符

int main()
{int a = 0;printf("%d\n", ~a);// 按二进制位取反// 00000000000000000000000000000000    0的补码// 11111111111111111111111111111111// 10000000000000000000000000000000// 10000000000000000000000000000001    取反之后的原码 结果为-1return 0;
}

一道变态的面试题：

不能创建临时变量（第三个变量 ），实现两个数的交换。

^操作符的特点^对应的二进制位 相同为0 相异为1所以 3 ^ 3 = 0a ^ a = 0那么 0 ^ 3 = 30 ^ a = a    
所以可以推出 3^3^5 = 53^5^3 = 5int main()
{int a = 3;int b = 5;printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);a = a ^ b;b = a ^ b;a = a ^ b;printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);return 0;}

代码结果如下：

 

练习1：编写代码实现：求一个整数存储在内存中二进制中1的个数。 

int count_bit_one(unsigned int n)
{int count = 0;while (n){if ((n % 2) == 1)count++;n = n / 2;}return count;
}int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = count_bit_one(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

 还有另外一种方法：

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;
}int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = count_bit_one(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

不管二进制中有多少个1，都得算32次，所以时间复杂度高。 

进阶版 （二进制中有多少个1，就算多少次）：

//进阶版 
//n = n & (n - 1)
/*假设n = 1011 所以n = 1010n   = 1011n-1 = 1010n   = 1010
n-1  = 1001
n    = 1000
n-1  = 0111
n    = 0000
所以我们可以知道n = n & (n - 1)的作用就是去掉二进制位中最低位的1
*/int count_bit_one(int n)
{int i = 0;int count = 0;while (n){n = n & (n - 1);count++;}return count;
}int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = count_bit_one(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

练习2：二进制位置0或者置1

编写代码将13二进制序列的第5位修改为1，然后再改为0

13的2进制序列： 00000000000000000000000000001101

将第5位置为1后：00000000000000000000000000011101

将第5位置为0后：00000000000000000000000000001101

int main()
{int a = 13;
//将13二进制序列的第5位修改为1 
//                  n
//          13的2进制序列： 00000000000000000000000000001101
//              1<<(n-1) ： 00000000000000000000000000010000
// a = a | (1 << (n - 1))： 00000000000000000000000000011101int n = 5;a = a | (1 << (n - 1));printf("%d\n", a);
// 再改为0
//          13的2进制序列：00000000000000000000000000011101
//	        ~( 1<<(n-1)) ：11111111111111111111111111101111
//	 a & ~(1 << (n - 1)) ：00000000000000000000000000001101a &= ~(a << (n - 1));return 0;
}

以上就是对操作符详解（上）的详细介绍 制作不易 喜欢的朋友记得点赞评论收藏哦！！！