c语言常用操作符(2)

1.移位操作符

移位操作符分为<<左移操作符和右移操作符>>
注：移位操作符的操作数只能是整数，同时移位操作符移动的是存储在内存中的二进制位（也就是补码）

同时移位操作符不要移动负数位，这个是标准未定义的。

1.<<操作符

移位规则：左边抛弃、右边补0

例1

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a=10;
  int b=a<<1;
  printf("a=%d\n",a);
  printf("b=%d\n",b);

 return 0;
}

由于a为正整数，所以补码与原码相同

所以b输出结果为20

例2

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -1;
	int b = a << 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);

	return 0;
}

由于a为负整数，所以补码等于原码取反加一

所以输出b输出结果为-2
由以上例1与例2可以发现左移操作符有乘2的效果

2.>>操作符

在右移操作符不同于左移操作符，右移操作符有两种运算
1. 逻辑右移：左边用0填充，右边丢弃
2. 算术右移：左边用原该值的符号位填充，右边丢弃

例1

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -1;
	int b = a >> 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);

	return 0;
}

所以算数右移b等于-1，逻辑右移b等于一个很大的正整数

右移是采取算数右移还是逻辑右移是取决于编译器的通常采取的都是算数右移
在vs中采取的也是算数右移

例2

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int b = a >> 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);

	return 0;
}

以上代码输出结果为

通过以上代码可以发现右移有除2的效果

2.位操作符

位操作符有：
& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
~ 按位取反

注：位操作符的操作数必须是整数,同时位操作符是对存储在内存中的二进制位（也就是补码）进行运算

在这不要将&和|与之前讲到的&&和||混淆 &&和||关注的是操作符两端的真假 &和|关注的是操作符两端的二进制序列

1.& 按位与

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a & b;
	printf("c=%d\n", c);

	return 0;
}

在以上代码中a&b 首先我们知道&是对操作数在内存中存储的二进制位进行运算，所以先将a和b的补码表示出来如下所示

在按位与操作符中两个操作数对应二进制位有0则为0，俩个都为1时，才为1

所以就可得出c的补码

最终c的结果为0
运行程序验证以上运算

2.| 按位或

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a | b;
	printf("c=%d\n", c);

	return 0;
}

将此先的代码再使用一遍，而这时将c=a | b

在按位或操作符中两个操作数对应二进制位有1则为1，俩个都为0时，才为0

所以就可得出c的补码

最终c的结果为-1
运行程序验证以上运算

3.^ 按位异或

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a ^ b;
	printf("c=%d\n", c);

	return 0;
}

在以上代码中用到了按位异或操作符，要得到c的结果首先要知道^的计算逻辑
在按位异或操作符中两个操作数对应二进制位不同则为1，俩个相同时，才为0

所以最终c输出结果为-1
运行程序验证以上运算

4.~ 按位取反

按位取反操作符是将整数的二进制位全部取反

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = -7;
	int b = 6;
	int c = a ^ b;
	int d = ~c;
	printf("d=%d\n", d);

	return 0;
}

例如在以上代码中对c按位取反 最终d输出结果为0

运行程序验证以上运算

5.练习

练习1.一道面试题

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 = 0;
	int b = 0;;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	 a = a ^ b;
	 b = a ^ b;
	 a = a ^ b;
	printf("a=%d b=%d",a,b);

	return 0;
}

要理解这种方法就要再了解一下^的一些特点
1.a^a=0
2.a^0=a
3.a^b^c=a^c^b=b^a^c=b^c^a=c^a^b=c^b^a(异或是支持交换率)

来举一些例子让我们更好理解以上特点

例如：3^3操作符的二进制位都相同所以异或后都为0，所以最终3^3=0
3^0操作符的二进制位都不同所以异或后都为原来3的二进制位，3^0=3
1^2^3与3^2^1最终计算结果是相同的

在此之后我们再来理解以上代码

在b=a^b中的a=a^b,在最后的a=a^b中a=a^b b=a

运行程序验证以上运算

练习2

编写代码实现：求⼀个整数存储在内存中的二进制中1的个数

我们知道要将一个数从十进制转换为二进制是需要通过不断整除2然后取出余数
所以我们可以想到以下方法来求一个数二进制中1的个数

#include<stdio.h>

int Number(int n)
{
 int count=0;
 while(a)
 {
  if(a%2==1)
  {
   count++;
  }
  a=a/2;
 }
 return count;
}

int main()
{

 int a=0;
 scanf("%d",&a);
 int n=Number(a);  
 printf("%d",n);

 return 0;
}

在以上方法会存在一个问题就是无法计算负数的二进制1的个数这时有的读者会想到将形参用unsigned int，这种方法确实能解决问题但有没有更好的方法呢？

#include<stdio.h>

int Number(int a)
{
 int count=0;
 int i=0;
 for(i=0;i<32;i++)
 {
  if((a>>i)&1)
  {
   count++; 
  }
 }
 return count;
}

int main()
{

 int a=0;
 scanf("%d",&a);
 int n=Number(a);  
 printf("%d",n);

 return 0;
}

以上这种方法是将整数的二进制数的每一位都按位与1，若输出为1就count++；实现二进制位中1的计数但这种方法也有一定的缺陷就是无论输入整数的二进制位中有几个1都需要将32位全部遍历一遍，这样会使得代码的效率不高因此我们能否再设计一种方法来让统计出所有二进制1时就停止循环呢？

#include<stdio.h>

int Number(int a)
{
 int count=0;
 int i=0;
 while(n)
  {
   a=a&(a-1);
   count++; 
  }
 return count;
}

int main()
{

 int a=0;
 scanf("%d",&a);
 int n=Number(a);  
 printf("%d",n);

 return 0;
}

要理解上面这种方法首先要了解n&(n-1)结果的特点

n&(n-1)能将整数的二进制位中去除一个1
例如当n=5时

所以利用这种方法就可以在二进制位1的个数为0时不再继续执行程序，提升了程序的效率

练习3

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，然后再改回0
13的2进制序列： 00000000000000000000000000001101
将第5位置为1后：00000000000000000000000000011101
将第5位再置为0：00000000000000000000000000001101

#include<stdio.h>

int main()
{

 int a=13;
 printf("%d",a);
  a=a|(1<<4);
 printf("%d",a);
  a=a&~(1<<4);
 printf("%d",a);
 return 0;
}

3.逗号操作符

首先了解什么是逗号表达式
1 exp1, exp2, exp3, …expN

正如以上所示用逗号隔开的多个表达式就是逗号表达式，而这其中的逗号就是逗号操作符

逗号表达式中有一特点：从左向右依次执行并计算，整个表达式的结果是最后⼀个表达式的结果

int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);//逗号表达式
c是多少？

在以上代码中c的等号右边是一个逗号表达式，要从左向右计算得出的才是正确结果，因为前面表达式的计算可能会影响后面表达式的计算
a=b+10=12后b=a+1=13 所以最终c=13

逗号表达式同时还能在if；while等语句的判断部分使用，起到简化代码的作用
a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{
//业务处理
//...
a = get_val();
count_val(a);
}
如果使用逗号表达式就可以简化为：
while (a = get_val(), count_val(a), a>0)
{
//业务处理
}

4.下标访问操作符、函数调用操作符

1. [ ] 下标引用操作符

int arr[4]={1，2，3，4}；
int n=arr[3];
arr[3]表示数组下标为3的元素是4 这里面的[]就是下标引用操作符 arr[3]中操作数是arr和3

由此可见 [ ]下标引用操作符也是双目操作符

注：在int arr[4]中的[ ]是用来指定数组元素大小，不是在访问数组的某个元素，所以不是下标引用操作符

2.函数调用操作符
#include<stdio.h>
int Add(int x,int y)
{
  return x+y;
}

int main()
{
int a=0;
scanf("%d %d",&a,&b);
printf("%d %d\n",a,b);
int n=Add(a,b);
printf("%d",n);
return 0;
}
在以上代码中库函数printf和自定义函数Add后的括号都是函数调用操作符
其中Add后()的操作数是Add ，3，5

那函数调用操作符至少有几个操作数呢？
答案是至少有一个，原因是在调用时候函数名不可省略，但参数可能为0

5. 结构成员访问操作符

但要描述一个复杂对象时单一的数据类型已经不足以实现，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。

1.结构的声明

在结构体的声明要用到struct关键字

struct tag//tag的名字可是自定义的
{
member-list;//成员列表
}variable-list;//变量列表

例如用struct定义一个学生类型

struct Stu//学生类型
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}; //分号不能丢

2.结构体变量的定义和初始化

变量的定义

struct Stu//学生类型
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}s3,s4;

struct student s2;

int main()
{
 struct student s1;

 return 0;
}

正如以上所示变量的创建可以是全局变量也可以是局部变量，还可以在结构体声明的末端

变量的初始化

struct Stu        //类型声明
{
char name[15];//名字
int age;//年龄
};

struct Stu s1 = {"zhangsan", 20};//初始化

struct Node
{
int data;
struct Stu p;
 int arr[4];
}n1 = {1,{"zhangsan", 20},{1,2,3,4},};//结构体嵌套初始化

struct Node n2 = {6,{"lisi", 19},{9,2,5,4},};//结构体嵌套初始化

结构成员访问操作符

结构体成员的直接访问是通过点操作符（.）访问的。
使用方式：结构体变量.成员名

#include<stdio.h>
struct Stu        //类型声明
{
char name[15];//名字
int age;//年龄
};

struct Stu s1 = {"zhangsan", 20};//初始化

struct Node
{
int data;
struct Stu p;
 int arr[4];
}n1 = {1,{"zhangsan", 20},{1,2,3,4},};//结构体嵌套初始化

struct Node n2 = {6,{"lisi", 19},{9,2,5,4},};//结构体嵌套初始化

int main()
{

printf("%d %s %d %d",n2.data,n2.p.name,n2.p.age,n2.arr[1]);

 return 0;
}

代码运行结果