C --- 操作符详解

Posted 2021-06-21 L_add

操作符详解

• 移位操作符
• • 左移位操作符 <<
  • 右移位操作符 >>
• 位操作符
• 隐式类型转换
• 算数转换

移位操作符

左移位操作符 <<

左移位操作符的移位规则：
左边抛弃，右边补0

int main()
{
	//整数的二进制位怎么描述？
	//整数的二进制位有三种表示形式：原码、反码、补码
	//正数的原、反、补是相同的
	//复数的原码、反码、补码是要计算的
	int a = 5;//整形是4个字节（32bit位）
	int b = a << 1;
	//5
	//00000000000000000000000000000101 - 原码
	//内存中存储的是补码
	printf("%d\\n", b);
	return 0;
}

int main()
{
	int a = -1;
	//-1
	//10000000000000000000000000000001 - 原码
	//原码的符号位不变，其他位按位取反，得到反码
	//11111111111111111111111111111110 - 反码
	//反码+1，得到补码
	//11111111111111111111111111111111
	return 0;
}

int main()
{
	int a = -1;
	//11111111111111111111111111111111 - 补码
	int b = a << 1;
	//11111111111111111111111111111110 - 补码
	//11111111111111111111111111111101 - 反码
	//10000000000000000000000000000010 - 原码
	//-2
	printf("%d\\n", b);//打印的是原码
	return 0;
}

左移–移动的是存储在内存中的二进制的补码

右移位操作符 >>

右移操作符移位规则：
1、逻辑移位
左边用0填充，右边丢弃
2、 算数移位
左边用改值的原符号位填充，右边丢弃

int main()
{
	int a = 5;
	int b = a >> 1;
	printf("%d\\n", b);//2
	//右移操作符
	//1、算数右移
	//右边丢弃，左边补原来的符号位
	//2、逻辑右移
	//右边丢弃，左边补0
	//

	return 0;
}

int main()
{
	int a = -1;
	int b = a >> 1;
	printf("%d\\n", b);//-1
	//10000000000000000000000000000001 - 原码
	//11111111111111111111111111111110 - 反码
	//11111111111111111111111111111111 - 补码

	return 0;
}

警告：对于移位操作符，不要移动负位，这个是标准未定义的

int num = 10;
num >> -1 //error

位操作符

& //按位与 相同为1，不同为0
| //按位或 只要有一个为1，则为1，否则为0
^ //按位异或 相同为0，相异为1

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int c = a & b;// &按（二进制）与
		//00000000000000000000000000000011  3
		//00000000000000000000000000000101  5
		//00000000000000000000000000000001  1
	printf("%d\\n", c);// 1
	return 0;
}

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int c = a | b;// |按（二进制）或
	//00000000000000000000000000000011  3
	//00000000000000000000000000000101  5
	//00000000000000000000000000000111  7
	printf("%d\\n", c);// 7
	return 0;
}

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int c = a ^ b;//^按（二进制）异或
	//00000000000000000000000000000011  3
	//00000000000000000000000000000101  5
	//00000000000000000000000000000110  6 
	printf("%d\\n", c);// 6
	return 0;
}

& | ^ 只能作用于整形
例题：交换两个整形变量

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int tmp;//创建一个临时变量
	tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
	printf("a = %d,b = %d\\n", a, b);
	return 0;
}

要求：不创建临时变量

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	a = a + b;
	b = a - b;//b = 3
	a = a - b;//a = 5
	printf("a = %d,b = %d\\n", a, b);
	return 0;
}

可能会整形溢出（a或b数太大）

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	printf("a = %d,b = %d\\n", a, b);
	return 0;
}

隐式类型转换

C的整形算数运算总数至少以缺省整形的精度来进行的
为了获得这个精度，表达式中的字符和短整型操作数在使用之前被转换为普通整形，这种转换称为整型提升
整型提升的意义：
表达式的整形运算要在CPU的相应运算器件内执行，CPU内整形运算器（ALU）的操作数的字节长度一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。
因此，即使两个char类型的相加，在CPU执行时实际上也要先转换为CPU内整形操作数的标准长度。
通用CPU是难以直接实现两个8bit字节直接相加运算（虽然机器指令中可能有这种字节相加指令）。所以表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int ，然后才能送入CPU去执行运算。

char a, b, c;
	c = b + a;
	//a和b的值被提升为普通整形，然后再执行加法运算
	//加法运算完成之后，结果将被截断，然后再存储在c中

整形提升是按变量的数据类型的符号位提升的
负数的整型提升

	
	
	char d = -1;
	//11111111 - d
	//整型提升，高位补充符号位，即为1
	//11111111 11111111 11111111 11111111

正数的整型提升

	char e = 1;
	//00000001 - e
	//整型提升，高位补充符号位，即为0
	//00000000 00000000 00000000 00000001

无符号整型提升，高位补充0

int main()
{
	//char -> signed char (有符号位)
	char a = 3;//char 类型只能存8个bit位（1个字节） 
	//00000000 00000000 00000000 00000011	//截断
	//00000011 - a
	char b = 127;
	//00000000 00000000 00000000 01111111	//截断
	//01111111 - b
	char c = a + b;
	//a和b的大小不够一个整形大小，所以要发生整形提升
	//整形提升是按照变量原符号位来提升的
	//00000000 00000000 00000000 00000011
	//00000000 00000000 00000000 01111111
	//00000000 00000000 00000000 10000010	//截断
	//10000010 - c  //整型提升-》按符号位提升
	//11111111 11111111 11111111 10000010 - 补码
	//11111111 11111111 11111111 10000001 - 反码
	//10000000 00000000 00000000 01111110 - 原码
	printf("%d\\n", c);//-126
	//%d - 按有符号整形打印
	return 0;
}

//实例1
int main()
{
	char a = 0xb6;
	//1011 0110 ->整形提升，高位补充符号位为1
	short b = 0xb600;
	//1011 0110 00->整形提升，高位补充符号位为1
	int c = 0xb6000000;
	if (a == 0xb6)
		printf("a\\n");
	if (b == 0xb600)
		printf("b\\n");
	if (c == 0xb6000000)
		printf("c\\n");//打印
	return 0;
}

//实例2
int main()
{
	char c = 1;
	printf("%u\\n", sizeof(c));//1
	printf("%u\\n", sizeof(+c));//4  
	//带符号表示参与运算-》提升成整形
	printf("%u\\n", sizeof(-c));//4  
	//带符号表示参与运算-》提升成整形
	return 0;
}

算数转换

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数转换

//从高到低排列
long double
double
float
unsigned long int 
long int 
unsigned int 
int 

如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名较低，那么首先要转换为另一个操作数的类型后执行运算。

float f = 3.14;
int num = f//隐式转换，会有精度丢失