12 学习总结:操作符

news2024/11/24 12:34:51

目录

一、操作符的分类

二、二进制和进制转换

(一)概念

(二)二进制

(三)进制转换

1、2进制与10进制的互换

(1)2进制转化10进制

(2)10进制转化2进制

2、2进制与8进制的转换       

3、2进制与16进制的转换

三、原码、反码、补码

四、位移操作符

(一)左移操作符

(二)右移操作符

五、位操作符

六、单目操作符

七、逗号表达式

八、下标访问符、函数调用符

(一)下标访问符 [ ]

(二)函数调用符 ( )

九、结构成员访问操作符

(一)结构体

1、概念

2、结构的声明、定义、初始化

(1)声明

(2)定义 

(3)初始化

(二)结构体成员访问操作符

1、结构体成员的直接访问

2、结构体成员的间接访问

十、操作符的属性

(一)优先级

(二)结合性

十一、表达式求值细节

(一)整型提升

1、概念

2、如何整型提升

(二)算术转换


一、操作符的分类

  • 算术操作符: 【+ - * / %】
  • 移位操作符: 【<< 、>>】
  • 位操作符: 【&、 | 、^】
  • 赋值操作符: 【= += -= *= /= %= <<= >>= &= |= ^=】
  • 单⽬操作符:【 !、++--&*+-~ sizeof(类型)】
  • 关系操作符: 【> >= < <= == !=】
  • 逻辑操作符: 【&& ||】
  • 条件操作符:【 ? : 】
  • 逗号表达式: 【 , 】
  • 下标引⽤:【 [ 下标 ] 】
  • 函数调⽤:【 () 】
  • 结构成员访问:【 . ->】

        其中,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
 

二、二进制和进制转换

(一)概念

        我们经常能听到【2进制、8进制、10进制、16进制】这样的讲法,其实【2进制、8进制、10进制、16进制】是数值的不同表示形式而已,如:

14的2进制:1110

14的8进制:16

14的10进制:14

14的16进制:E

        注意:

        开头为【0】的数字,才会被认为是八进制的数字;

        开头为【0x】的数字,才会被认为是十六进制

(二)二进制

        重点介绍一下二进制:

        首先我们还是得从10进制讲起,其实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:

        ① 10进制中满10进1

        ② 10进制的每一位数字都是由0~9的数字组成的

        二进制也一样:

        ① 2进制中满2进1

        ② 2进制的数字每一位数字都是由0~1的数字组成

(三)进制转换

1、2进制与10进制的互换

(1)2进制转化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进制的每⼀位是有权重的,10进制的数字从右向左是个位、⼗位、百位....,分别每⼀位的权重是10的0次方 , 10的1次方 , 10的2次方...

        如下图:

        

        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的0次方 , 2的1次方 , 2的2次方...2进制数值乘以每一位的权重再相加的值为10进制的数值表示

        以1101为例子,如图所示:

(2)10进制转化2进制

2、2进制与8进制的转换       

        8进制的数字每一位是0~7,0~7的数字,各⾃写成2进制,最多有3个2进制位就足够了,比如7的⼆进制是111,所以在2进制转8进制数的时候,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进制位,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进制转8进制:2进制从后向前数,每三位2进制换成8进制的一位
        8进制转2进制:8进制从后向前数,每一位8进制换成三位2进制

3、2进制与16进制的转换

        16进制的数字每⼀位是0~9, a~f ,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 的⼆进制是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:0x6b【0x开头的数字,才会被当做16进制】

        2进制转16进制:2进制从后向前数,每四位2进制换成16进制的一位
        16进制转2进制:16进制从后向前数,每一位16进制换成四位2进制

三、原码、反码、补码

        【整数】的二进制有三种表现形式:原码,反码,补码;

        【有符号整型 int 】的三种表示方法均有【符号位】和【数值位】,二进制最高一位是【符号位】,其余都是【数值位】;【符号位】:0表示“正”,1表示“负”;

        【无符号整型 unsight int 】只表示大于等于0的数,所以没有【符号位】,32个bit位全是【数值位】;

        【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,另:【补码得到原码也是可以使用:取反,+1的操作】

        注:对于整形来说,数据存放内存中其实存放的是补码

        因为:

        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,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路

四、位移操作符

        位移操作符,移动的是【存储在内存中的二进制位(补码)】

        << 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】

(一)左移操作符

        移位规则:左边抛弃、右边补0

#include <stdio.h>

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

    return 0;
}

        注:

        num的值是放到寄存器里面计算的,计算过后num的值不变

        左移【一位】有【×2】的效果

(二)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:左边用原该值的符号位填充,右边丢弃

        右移用的是逻辑右移还是算术右移,取决于编译器,通常采用的是算数右移;

        右移【一位】有【÷ 2】的效果

        如下代码演示:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int num = -1;
    int n = num>>1;
    printf("n= %d\n", n);
    printf("num= %d\n", num);

    return 0;
}

        逻辑右移如下:

        算数右移如下:

        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,如下:

int num = 10;
num >> -1;

五、位操作符

&        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

运算规则:
按位与 &:有0则0;同时为1则1
按位或  | :有1则1;同时为0则0
按位异或 ^ :同0异1
按位取反 ~ :01互换 

按位异或的特点:
a ^ a = 0;
0 ^ a = a;
a ^ a ^ b = b;
a ^ b ^ a = b;
异或支持交换律

        

        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 = 10;
    int b = 20;
    a = a^b;
    b = a^b;
    a = a^b;

    printf("a = %d b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

        练习1: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

方法一:

#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;
}

        进行之前【num模10,num除10】,算一位就消除一位的方法,二进制就【num模2,num除2】


        缺点:负数无法计算
        解决:写成函数的形式,形参为num,设置为无符号整型

方法二:

#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 )
            count++;
        num = num >> 1; 
    }
    printf("二进制中1的个数 = %d\n",count);

    return 0;
}

        按位与的运算规则为:有0则0,同1才为1;

        数字1在内存中的二进制只有最后一位是1,其他为0;和1按位与运算只会检测最后一位是否是1:【num & 1】就可以知道【num】最后一位是不是1;【>> num】就可以让num向右位移一位,检测第二位是否是1,如此循环32次进行检测;

        缺点:无论什么数都要循环32次

方法三:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = -1;
    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;
}

        把n的二进制序列中的最右边的1去掉: num = num &(num -1)
        因为【num - 1】会让【num】的最后一位数字1之后的数与【num-1】的不同,按位与后总会去掉n的一个1;简而言之,num &(num -1)操作总会让num在内存中的二进制少一个1,循环到没有1就停止,每次循环必会少一个1,设置count++即可统计;

        举一反三:写一个代码,判断n是否是2的次方数?
        n的2次方的特点:二进制只有一个1;
        n &(n -1)== 0,则为2的次方数

        练习2:二进制位置0或者置1

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

        解:

                设置为1:把1的二进制进行【左移<<】后,与目标数进行【按位或 | 】操作(有1则1,同0才为0);

                设置为0:把1的二进制进行【左移<<】后,与目标数进行【按位异或 ^ 】操作(同0异1)

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 13;
    int n = 5;//第五位改变
    a = a | (1<<(n - 1));
    printf("a = %d\n", a);
    a = a ^ (1<<(n - 1));
    printf("a = %d\n", a);

    return 0;
}

六、单目操作符

        取反 !

        自增 ++、自减 --

        取地址 &、解引用 *

        正 +、负 -

        按位取反 ~ 

        计算类型大小 sizeof

        强制类型转换 (类型)

七、逗号表达式

        逗号表达式,从左向右依次执行,整个表达式的结果是最后⼀个表达式的结果

        注:

                逗号表达式不能只看最后一个表达式,因为是从左到右依次运算,可能会涉及到最后一个表达式的变量的计算

八、下标访问符、函数调用符

(一)下标访问符 [ ]

        操作数:数组名 + 下标,是双目操作符

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。

(二)函数调用符 ( )

        操作数:函数名 + 括号中的参数,所以()至少有一个操作数
 

九、结构成员访问操作符

(一)结构体

        C语言已经提供了内置类型,如:char、short、int、long、float、double等,但是只有这些内置类型还是不够的,假设我想描述学生,描述⼀本书,这时单⼀的内置类型是不行的

        描述⼀个学生需要名字、年龄、学号、身高、体重等;

        描述⼀本书需要作者、出版社、定价等

        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

1、概念

        在C语言中,结构体(struct)是一种构造类型,它可以将不同的数据类型组合在一起,形成一个新的数据类型。这种新的数据类型就是结构体;

        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

2、结构的声明、定义、初始化

(1)声明
这是声明

struct 结构名
{
    成员;
};

例如:
struct Student
{
    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)定义 
可以在声明时进行定义

struct 结构名
{
    成员;

}结构变量名;

例如:
struct Point
{
    int x;
    int y;
}p1; 声明类型的同时定义变量p1

struct Point p2; 定义结构体变量p2

        定义的类比:

(3)初始化
struct Student s1 = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Student s2 = {.age=20, .name="lisi"};//指定顺序初始化

struct Point
{
 int x;
 int y;
}p1 = {10, 20};

        注:

        结构体里面有结构体,在初始化的时候就要多加一个大括号给结构体里面的那个结构体

(二)结构体成员访问操作符

1、结构体成员的直接访问

        结构体成员的直接访问是通过点操作符(.)访问的,点操作符接受两个操作数,如下演示:

#include <stdio.h>

struct Point
{
    int x;
    int y;
}p = {1,2};

int main()
{
    printf("x: %d y: %d\n", p.x, p.y);
    return 0;
}
        使用方式:【结构体变量.成员名】,如结构体中包涵结构体,直接多一个.继续引用即可

2、结构体成员的间接访问

        有时候我们得到的不是⼀个结构体变量,而是得到了⼀个指向结构体的指针。如下所示
#include <stdio.h>

struct Point
{
    int x;
    int y;
};

int main()
{
    struct Point p = {3, 4};
    struct Point *ptr = &p;
    ptr -> x = 10;
    ptr -> y = 20;
    printf("x = %d y = %d\n", ptr->x, ptr->y);

    return 0;
}
        使用⽅式:【结构体指针 -> 成员名】,此使用方法依赖指针

十、操作符的属性

        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

(一)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,例如:

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

(二)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(=),如:

5 * 6 / 2;

        上面示例中, * / 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,下面是部分运算符的优先级顺序(按照优先级从高到低排列),建议大概记住这些操作符的优先级就行,其他操作符在使用的时候查看下面表格就可以了

圆括号( ()

⾃增运算符( ++ ),⾃减运算符( --

单⽬运算符( + -

乘法( * ),除法( /

加法( + ),减法( -

关系运算符( < > 等)

赋值运算符( =

        由于圆括号的优先级最高,可以使用它改变其他运算符的优先级

        参考: https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence

十一、表达式求值细节

(一)整型提升

1、概念

        C语⾔中【整型算术运算】总是至少以【默认整型类型 int 】的精度来进⾏的;为了获得这个精度,表达式中的【 字符char 和 短整型short 】操作数在使用之前被转换为【普通整型 int】,这种转换称为整型提升,如下:

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(32个比特位的整型硬是要塞进char里面,就要发生截断,截出后面8个bit位)

2、如何整型提升

        ①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

        ②无符号整数提升,高位补0

        如下:

负数的整形提升(有符号整型):
char c1 = -1;
变量c1的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位:
1111111
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1
提升之后的结果是:
11111111111111111111111111111111


正数的整形提升(无符号整型):
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

(二)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 double
double
float

unsigned long int
long int

unsigned int
int
从下到上转换

        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

        总结:

        整型提升讨论的是:【char 和 short】;
        算数转换讨论的是:大于或等于【整型 int 】的其他类型

        即使有了操作符的优先级和结合性,我们写出的表达式依然有可能不能通过操作符的属性确定唯⼀的计算路径,那这个表达式就是存在潜在⻛险的,建议不要写出特别复杂的表达式


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2024最新算法:北极海鹦优化(Arctic puffin optimization,APO)算法求解23个函数,MATLAB代码

一、算法介绍 北极海鹦优化&#xff08;Arctic puffin optimization&#xff0c;APO&#xff09;算法是2024年提出一种智能优化算法。该算法模拟海鹦在空中飞行和水下觅食两个阶段的行为&#xff0c;旨在实现勘探与开发之间更好的平衡。该算法包括几个关键操作&#xff0c;包括…

Nginx开发【Nginx虚拟主机和域名解析】

03 【Nginx虚拟主机和域名解析】 虚拟主机使用特殊的软硬件技术&#xff0c;把一台运行在因特网上的服务器主机分成一台台“虚拟”的主机&#xff0c;每一台虚拟主机都具有独立的域名&#xff0c;具有完整的Internet服务器&#xff08;WWW、FTP、Email等&#xff09;功能&…

FFmpeg+javacpp+javacv使用

FFmpegjavacppjavacv使用 Bytedeco官网案例1、导入opencv、ffmpeg依赖包2、FFmpeg 数据结构2.1 AVFormatContext 格式化I/O上下文2.1.1 metadata2.1.2 Duration、start、bitrate等其他信息2.1.3 dump信息 Bytedeco GitHub&#xff1a;javacpp Bytedeco官网案例 FFmpeg – [示例…