零基础入门C语言之操作符详解1
建议阅读本文章前，先阅读一下专栏前面的文章。
目录
前言
一、二进制和进制转换
二、原码、反码和补码
三、移位操作符
四、位操作符
五、逗号表达式
六、下标访问操作符和函数调用操作符
总结
前言
我们在前面的文章中主要介绍了算术操作符、赋值操作符、单目操作符、关系操作符、逻辑操作符和条件操作符，本文主要补充介绍一些前面没有讲到的操作符的知识。
一、二进制和进制转换
虽然我们在日常生活中都是使用十进制，但其实我们在编程过程中经常会听到二进制、八进制和十六进制，那它们分别表示什么意思呢？其实对于n进制来说，它们的规则都是满n进一，并且他们每一位上的数字都只能由0~n-1的数字构成。我们可以拿15举个例子：
15的2进制：1111
15的8进制：17
15的10进制：15
15的16进制：F那既然一个数字有这么多的表示方法，那么他们彼此之间是如何进行转化的呢？我们这里主要介绍几种转化。
首先是二进制转十进制，我们如果用十进制来表示123的话，那他是怎么表示出来的呢。在十进制中，它的每一位都是有权重的，从个位、十位、百位.......，它们分别对应10的0次方，10的1次方，10的2次方......。那么123就是这么来的：
其实二进制和十进制是相似的，只不过是权重是2的0次方，2的1次方，2的2次方。如果是二进制的1101，我们该如何理解呢？你可以先自己算一下，然后和下面的图片对比一下：
那么我们可以从二进制转为十进制，我们该如何从十进制转为二进制呢？很简单，就是我们上面这个过程的逆过程，具体如下图：
然后是二进制到八进制和十六进制的转换。八进制的数字每⼀位是0~7的数字，各自写成二进制，最多有3个二进制位就足够了，比如7的二进制是111，所以在二进制转八进制数的时候，从二进制序列中右边低位开始向左每3个二进制位会换算一个八进制位，剩余不够3个二进制位的直接换算。比如说我们将二进制的01101011换算成八进制就是0153（0开头的数字，会被当做八进制）。
二进制到十六进制的转换与之相似。十六进制的数字每一位是0-9，A-F的数字，各自写成二进制，最多有4个二进制位就够了，比如F的二进制位是1111，所以在二进制转为十六进制的时候，从二进制序列的右边低位开始在每4个二进制位会换算一个十六进制位，剩余不够4个二进制位的直接换算。比如说我们将二进制位的01101011换成十六进制就是0x6B（0x开头的数字会被当做十六进制）。
二、原码、反码和补码
整数的二进制表示方式有三种，即原码、反码和补码。对于有符号整数来说，三种表示方法均有符号位和数值位两部分。二进制序列之中，最高的一位会被当做是符号位，剩余的都是数值位。在符号位中，0表示正，1表示负。正整数的原码、反码、补码都相同，而负整数的三种表示方法各不相同。原码就是直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的；而反码则是将原码的符号位不变，其他位依次按位取反；补码则是将反码+1得到的。
我们举个例子：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main() {int a = -10;//-10是存放到a中，a是整型变量，4个字节，32bit//10000000 00000000 00000000 00001010 是-10的原码//11111111 11111111 11111111 11110101 是-10的反码//11111111 11111111 11111111 11110110 是-10的补码int b = 10;//00000000 00000000 00000000 00001010 是10的原码//00000000 00000000 00000000 00001010 是10的反码//00000000 00000000 00000000 00001010 是10的补码return 0;
}对于整型来说，数据存放内存中其实存放的是补码。这样处理的话，可以将符号位和数值位统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理。此外，补码和原码相互转换，其运算过程相同，不需要额外电路。
三、移位操作符
移位操作符包括左移操作符<<和右移操作符>>，但是需要注意的是移位操作符的操作数只能是整数，并且其移动的是二进制位。对于左移操作符来说，其规则是左边抛弃，右边补0。我们来键入如下代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int n = num<<1;printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}其运行结果如下：
那么这个结果是怎么得到的呢？我们可以画出下面这个图来解决一下：
而针对于右移操作符，其规则就稍微复杂一些了。它分为逻辑右移，也就是左边用0填充，右边丢弃；和算术右移，也就是左边用原该值的符号位填充，右边丢弃。那么我们在编译器中使用右移操作符的时候，到底是逻辑右移，还是算术右移呢？这取决于你所使用的编译器，但是在市面上大部分的编译器使用的全都是算术右移。我们键入如下的代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = -1;int n = num>>1;printf("n= %d\n", n);printf("num= %d\n", num);return 0;
}其运行结果如下：
可以看到，我们的VS 2022使用的就是算术右移的方法。那么下面我们用图片来展示一下两者是如何进行操作的，首先是逻辑右移，然后是算术右移。
这时候读者会发现一个问题，我们在移动位的时候，都是移动的正整数，那我们如果移动负数的话，会发生什么？但这其实是标准未定义的，所以是不允许的操作。
四、位操作符
位操作符包括以下四种：&（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）、~（按位取反）。它们的操作数也必须都要是整数，同样他们也都是对二进制位进行操作的。我们直接来上代码来讲解一下：
int a = 3;int b = -5;int c = a & b; //按位与运算//00000000 00000000 00000000 00000011 3的补码//11111111 11111111 11111111 11111011 -5的补码//按位与要两者二进制位均为1时才为1，否则为0//00000000 00000000 00000000 00000011 printf("c = %d\n", c); //输出结果为3int d = a | b; //按位或运算//00000000 00000000 00000000 00000011 3的补码//11111111 11111111 11111111 11111011 -5的补码//按位或要两者二进制位有一个为1时就为1，否则为0//11111111 11111111 11111111 11111011printf("d = %d\n", d); //输出结果为-5int e = a ^ b; //按位异或运算//00000000 00000000 00000000 00000011 3的补码//11111111 11111111 11111111 11111011 -5的补码//按位异或要两者二进制位不同时为1，否则为0//11111111 11111111 11111111 11111000printf("e = %d\n", e); //输出结果为-8int f = ~a; //按位取反运算//00000000 00000000 00000000 00000011 3的补码//按位取反是将每个二进制位取反//11111111 11111111 11111111 11111100 printf("f = %d\n", f); //输出结果为-4return 0;那么这时候会有读者问了，感觉这些东西没什么太大用处啊。那接下来我们来解决一道问题，也就是如何实现两个整数的交换？
如果想要实现交换两个整数数据，我们就必须创建新变量，然后借助这个新变量，来实现数据交换，例如下面这个代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int b = 20;int tmp = 0;tmp = a;a = b;b = tmp;printf("a = %d\n", a); //输出结果为20printf("b = %d\n", b); //输出结果为10return 0;
}这种方式是我们运用的最普遍的一种方式，但现在我们加上一个要求，就是禁止借助其他变量实现这个过程，那我们该如何操作呢？这时候，位操作符就可以派上用场了。
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;//00000000 00000000 00000000 00001010 10的补码int b = 20;//00000000 00000000 00000000 00010100 20的补码a = a ^ b;//00000000 00000000 00000000 00011110 交换后a的补码b = a ^ b;//其实就是相当于a ^ b ^ b//00000000 00000000 00000000 00001010 交换后b的补码a = a ^ b;//00000000 0000000000000000 00010100 交换后a的补码printf("a = %d\n", a); //输出结果为20printf("b = %d\n", b); //输出结果为10
}这种计算方法是非常非常巧妙的，它利用的就是两个基本的公式，a^a=0和a^0=a，并且其满足交换律和结合律，故而完成了交换。当然，我们在日常的编程过程中还是使用创建变量来实现数据交换。
接下来，我们来试一下求一个整数存储在内存中的二进制中1的个数。我们首先分析这个东西该怎么求呢，因为二进制属于是逢二进一，那么我们是不是可以先将数字对二取模，如果整除，说明有个0，否则则有1，然后我们就可以再进行除二，循环整个过程，写成代码大概是这个样子的：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int count= 0;//计数while(num){if(num%2 == 1)count++;num = num/2;}printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);return 0;
}我们思考一下，这个代码有没有什么问题呢？我们可以改为-1试一试：
这很明显是错误的，仔细分析我们的代码我们可以看到在进入循环之后让-1除以2会出现问题，那么我们该如何解决呢？其实解决方法很简单，那就是初始化num的时候将其设置为无符号整数就可以了。
#include <stdio.h>
int main()
{unsigned int num = -1;int count= 0;//计数while(num){if(num%2 == 1)count++;num = num/2;}printf("⼆进制中1的个数 = %d\n", count);return 0;
}最终结果如下：
但是我们可以想一下，其实乘2不就是相当于把二进制位左移1，除以2不就是相当于把二进制位右移1吗，那我们可不可以用位操作符来进行替换呢？答案显然是可以的。我给出一个示例代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = -1;int i = 0;int count = 0;//计数for(i=0; i<32; i++){if( num & (1 << i) )count++; }printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count);return 0;
}这个代码的思路就是如果想要去确认这个位上的数字是不是1，我就让它去和1来按位与，如果说最后得到的是1，就说明这位数字是1，反之则为0。但是这段代码又面临着一个问题，就是无论这个数字里有多少个1，它都会原封不动地机械执行32次，这不仅耗费时间而且十分麻烦，那么我们能不能想办法把它简化一下呢？你可以来看一下下面这个代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = -1;int i = 0;int count = 0;//计数while(num){count++;num = num&(num-1);}printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count);return 0;
}这个代码是最简单并且最高效的求二进制中1数量的代码，其本质原理就是对于任意整数num，num - 1的二进制会把num最右边的一个1变成0，同时将该1右边的所有0变成1（如果右边有 0 的话）。
五、逗号表达式
逗号表达式就是用逗号隔开的多个表达式，它由左到右依次执行，整个表达式结果是最后一个表达式的结果。其结构如下：
exp1, exp2, exp3, …expN我们键入如下代码：
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 1;int b = 2;int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式printf("%d", c); //输出结果为13return 0;
}其结果如下：
所以很明显，我们就是从左向右计算，然后输入了最后一个表达式的结果。
那这个逗号表达式到底有什么作用啊，感觉不是很有用。那你可以看下下面的伪代码：
a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{//业务处理//...a = get_val();count_val(a);
}很明显，我们有代码重复。这时候我们通过逗号表达式就可以简化这个过程：
while (a = get_val(), count_val(a), a>0)
{//业务处理
}六、下标访问操作符和函数调用操作符
下标访问操作符就是[]，它的操作数是一个数组名和一个索引值，也就是下标，具体如下：
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。函数调用操作符则是()，它接受一个或者多个操作数，第一个操作数是函数名，剩余的则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;
}总结
本文系统介绍了编程中常用的操作符知识，包括二进制和进制转换、原码/反码/补码、移位操作符、位操作符、逗号表达式以及下标访问和函数调用操作符。重点讲解了二进制与十进制的相互转换方法，整数在内存中的三种表示形式，以及位操作符的巧妙应用（如交换两个整数和统计1的个数）。文章还通过实例解释了逗号表达式和常用操作符的使用场景，为读者全面理解编程中的操作符提供了详细指导。这些基础知识对理解计算机底层原理和编写高效代码具有重要意义。