带你速通C语言——位运算符、结构运算符与指针运算符（5）

news2024/11/13 9:43:46

位运算符、结构运算符与指针运算符

C语言的位运算符、结构运算符和指针运算符是对数据的更底层操作，使得C语言尤其适合进行系统编程和处理复杂的内存管理任务。下面详细介绍这些运算符。

1.位运算符

位运算符作用于整数类型的操作数的二进制位。以下是C语言中可用的位运算符：

& 位与：对两个位都为1时，结果位才为1。
| 位或：对两个位中至少一个为1时，结果位就为1。
^ 位异或：对两个位不同时，结果位为1。
~ 位非：对位取反，即0变1，1变0。
<< 左移：将位向左移动指定的位数，右侧空出的位用0填充。
>> 右移：将位向右移动指定的位数，左侧空出的位的填充方式取决于机器和编译器（通常是符号位填充或0填充）。

2.结构运算符

结构运算符用于访问结构体（或联合体）中的成员。在C语言中有两种结构运算符：

. 结构体成员运算符：用于访问结构体变量的成员。
-> 结构体指针运算符：用于通过结构体指针访问其成员。

例如，假设有一个结构体 Person 和一个指向该结构体的指针 p：

struct Person 
{
    char name[50];
    int age;
};

struct Person person;
struct Person *p = &person;

person.age = 30;       // 使用 . 来访问
p->age = 30;           // 使用 -> 来访问

3.指针运算符

指针运算符与指针直接相关，是C语言中非常核心的部分：

* 解引用运算符：访问指针指向的位置。
& 地址运算符：获取变量的内存地址。

使用示例：

int val = 20;
int *ptr = &val; // ptr 存储 val 的地址
int val2 = *ptr; // val2 现在也是 20，因为 *ptr 解引用了 ptr

4.运行试一试

让我们通过简单且有注释的例子来解释这些概念

4.1位运算符

位运算符主要用于对整数数据类型的位进行操作。下面是一些常见的位运算符和它们的使用例子：

#include <stdio.h>

int main()
{
    unsigned int a = 12;     // 二进制表示为 1100
    unsigned int b = 10;     // 二进制表示为 1010

    // 位与运算
    unsigned int and = a & b;  // 结果是 1000 (8)
    printf("a & b = %u\n", and);

    // 位或运算
    unsigned int or = a | b;   // 结果是 1110 (14)
    printf("a | b = %u\n", or);

    // 位异或运算
    unsigned int xor = a ^ b;  // 结果是 0110 (6)
    printf("a ^ b = %u\n", xor);

    // 位非运算
    unsigned int not = ~a;     // 结果是 11111111 11111111 11111111 11110011 (取决于数据类型长度)
    printf("~a = %u\n", not);

    // 左移运算
    unsigned int left_shift = a << 2;  // 110000 (48)
    printf("a << 2 = %u\n", left_shift);

    // 右移运算
    unsigned int right_shift = a >> 2; // 0011 (3)
    printf("a >> 2 = %u\n", right_shift);

    return 0;
}

4.2结构运算符

结构运算符.和->用于访问结构体成员。

#include <stdio.h>

struct Person 
{
    char name[50];
    int age;
};

int main() 
{
    struct Person person;
    struct Person *ptr = &person;

    // 使用点运算符访问结构体成员
    person.age = 30;
    printf("Age: %d\n", person.age);

    // 使用箭头运算符通过指针访问结构体成员
    ptr->age = 31;
    printf("Age: %d\n", ptr->age);

    return 0;
}

4.3指针运算符

指针运算符*用于解引用指针（访问指针指向的值），而&用于取得变量的地址。

#include <stdio.h>

int main() 
{
    int val = 20;
    int *ptr = &val; // 使用 & 取地址

    // 打印变量的地址和值
    printf("Address of val: %p\n", (void *)&val);
    printf("Value of val: %d\n", val);

    // 解引用指针
    int val2 = *ptr; // *ptr 是解引用
    printf("Value of val2: %d\n", val2);

    // 改变指针指向的值
    *ptr = 30;
    printf("New value of val: %d\n", val);

    return 0;
}