操作符详解（内含二进制与原、反、补码知识点）--还有超详细图解！一看就会！

前言

今天给大家分享一下C语言操作符的详解，但在此之前先铺垫一下二进制和进制转换与原码、反码、补码的知识点，都有详细的图解，也希望这篇文章能对大家有所帮助，大家多多支持呀！

目录

前言

一、二进制和进制转换

1.    10进制转化为10进制

​2.    2进制转化为10进制 

​2.1  10进制转化为2进制

3.    2进制转8进制和16进制

3.1   2进制转8进制

 3.2   2进制转16进制

二、原码、反码、补码

三、操作符

1、算数操作符（+   -   *   /   %）

2.移位操作符（<<、>>）

3.位操作符（&、|、^、~）

例题：求一个整数存储在内存中的二进制中的1的个数

4.单目操作符（ ! 、-  、 +、& 、  sizeof、   ~ 、  -- 、  ++ 、  *  、  (类型)   ） 

5.条件表达式

6.逗号表达式   (exp1, exp2, exp3, …expN)   

7.下标访问操作符

8.函数调用操作符

9.结构体成员访问操作符 

一、二进制和进制转换

我们所说的2进制、8进制、10进制、16进制就是数值的不同表现形式。

eg:13的2进制：1101

     13的8进制：15

     13的10进制：13

     13的16进制：d

1.    10进制转化为10进制

eg:123

  • 从个位开始，依次为0次方、1次方、2次方，位数更多的话，依次类推。

2.    2进制转化为10进制 
  • 2进制是由（0~1）的数字组成
  • 10进制是由（0~9）的数字组成

eg:1101

  • 相比十进制转化为十进制，这次的底数变为2了
  • 先分别算每一项，加在一起，别忘记乘上所在位数对应的数字

2.1  10进制转化为2进制

eg:125

所得出的余数从下往上写就是转化完的二进制，为01111101，即1111101。

大家动手操作一下将它再转化为10进制！！！

注意：当数字比较小时，可以使用下图所示方法（很重要，一定要会）

 

 如果是22呢，就为10110了

3.    2进制转8进制和16进制
  • 8进制是由（0~7）的数字组成
  • 16进制较为特殊，是由（0~9）、（a~f）组成的
3.1   2进制转8进制


首先，将0~7的数字各自写成2进制，最多有3个二进制位，所以像2的二进制本身是0，需要将它写成010，这个换算方法在上一节标红的注意，很实用，望大家都能掌握，在上图我已经先列出来了，因为8进制的每一位是0~7的数字，所以只需列出7个即可。

然后从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。

如图是2进制的0110101，从最右边开始依次取三个

011:3

101:5

001:1

但是值得注意的是，换算后的153，需要写成0153 （0开头，才会被当做8进制 ）

大家可以上机调试一下，153与0153是不同的，如下。

 3.2   2进制转16进制

2进制转化为16进制与转化为8进制相同，是将0~9、a~f各自写成2进制，需要4个2进制位

eg:2进制的01101011

同时我也将二进制都列了出来，但是建议还是要动手算算。

所以转化为的结果为0x6b,相同的（16进制前要加上0x）

二、原码、反码、补码

  • 整数的二进制形式有三种：原码、反码、补码。
  • 有符号整数的三种表示方法均有符号位和数值位两部分，二进制序列中，最高的一位被当做符号位，剩余的都是数值位。
  • 即正数最高位显示0，负数最高位显示1。
  • 整数分为正整数与负整数。
  • 在正整数中：原码=反码=补码。
  • 在负整数中:
  1. 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
  2. 将原码的符号位不变，其他一次按位取反就是反码(1变成0,0变成1，符号位不变)
  3. 反码+1得到补码

例：a=3与a=-3； 

注意：逢二进一，如果反码尾数是101，则变成110

整数在内存中存储的是2进制的补码

为什么数据存放的是补码？
在计算机中，数值一律用补码来表示和存储。因为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。

下图是分析的过程

三、操作符

1、算数操作符（+   -   *   /   %）

（1）+ 、 -、  *三项与数学上用法是相同的。
（2）/ 是除法运算符，分两种情况讨论。
第一种：'/'左右两边都是整型：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 7, b = 2;int c = a / b;printf("%d ", c);//此时打印出来的结果为3//7除以2得出3余1//由于左右两边都是整数型，所以打印出3a = 2, b = 7;c = a / b;printf("%d ", c);//此时打印出来的结果是0return 0;
}

第二种：'/'两边有一边是浮点型：
在除法运算中，只要有一个操作数是浮点数，就是浮点数的除法运算。

#include <stdio.h>
int main()
{double c = 7.0 / 2;printf(" %lf \n", c);//此时打印出来的结果为3.5,因为其中一方由7变成了7.0，也就是浮点型c = 2 / 7.0;printf(" %.1lf \n", c);//此时打印出来的结果是0.3return 0;
}


(3)%是取模操作符
注意：取模的对象不能为0，且不能为浮点型，必须为整数！

#include <stdio.h>
int main()
{int a, b, sum;scanf_s("%d %d", &a, &b);sum = a % b;printf("%d", sum);//若a=7 b=2  则sum=1//因为7/2=3......1//而%输出的结果为余数，则为1return 0;
}

2.移位操作符（<<、>>）

注意：移位操作符的操作数只能为整数。

这里的移位表示移动的是二进制位

也就是说，移动的是存储在内存中的二进制位（补码）

(1)<<是左移操作符

移位规则：左边丢弃，右边补0。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int b = a << 1;//10的补码为00000000 00000000 00000000 00001010//左边少一位，右边加一位即为0000000 00000000 00000000 000010100此时变为20,即b=20;printf("b=%d\n", b);printf("a=%d\n", a);return 0;
}

（2）>>是右移操作符 

移位规则：

逻辑右移：与左移相似（左边用0填充，右边丢弃）

算术右移：左边用原该值的符号位填充，右边丢弃

注意：右移到底采用算术右移还是逻辑右移是取决于编译器的！通常采用的都是算术右移

#include <stdio.h>
int main()
{int a = -10;int b = a >> 1;//-10的原码为10000000 00000000 00000000 00001010//-10的反码为11111111 11111111 11111111 11110101//-10的补码为11111111 11111111 11111111 11110110//此时是右移操作符//即为11111111 11111111 11111111 11111011//反码10000000 00000000 00000000 00000100//原码10000000 00000000 00000000 00000101//即为-5//采用的是算术右移printf("b=%d\n", b);printf("a=%d\n", a);return 0;
}

注意：移位操作符不能移动负数位，a<<-1这是不行的。

3.位操作符（&、|、^、~）

&：按（二进制）位

规则见下图

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 3;//3的补码：00000000 00000000 00000000 00000011int b = -4;//-4的原码：10000000 00000000 00000000 00000100//-4的反码：11111111 11111111 11111111 11111011//-4的补码：11111111 11111111 11111111 11111100int c = a & b;//a和b的补码的二进制位进行运算//3的补码 ：00000000 00000000 00000000 00000011//-4的补码：11111111 11111111 11111111 11111100//有0才为0，两个为1才为1//即为00000000 00000000 00000000 00000000printf("%d\n", c);return 0;

| ： 按（二进制）位或

规则见下图

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 3;//3的补码：00000000 00000000 00000000 00000011int b = -4;//-4的原码：10000000 00000000 00000000 00000100//-4的反码：11111111 11111111 11111111 11111011//-4的补码：11111111 11111111 11111111 11111100int c = a | b;//a和b的补码的二进制位进行运算//3的补码 ：00000000 00000000 00000000 00000011//-4的补码：11111111 11111111 11111111 11111100//只要有1就是1，两个同时为0才是0//即为11111111 11111111 1111111 11111111 //此时为补码，应该先变为反码//10000000 00000000 00000000 00000000//所以原码为10000000 00000000 00000000 00000001printf("%d\n", c);return 0;
}

 

^： 按（二进制）位异或 

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 3;//3的补码：00000000 00000000 00000000 00000011int b = -4;//-4的原码：10000000 00000000 00000000 00000100//-4的反码：11111111 11111111 11111111 11111011//-4的补码：11111111 11111111 11111111 11111100int c = a ^ b;//a和b的补码的二进制位进行运算//3的补码 ：00000000 00000000 00000000 00000011//-4的补码：11111111 11111111 11111111 11111100//对应的二进制位，相同为0，相异位1//而3与-4的补码对应下来全部相异，所以全为1//即为11111111 11111111 1111111 11111111 //此时为补码，应该先变为反码//10000000 00000000 00000000 00000000//所以原码为10000000 00000000 00000000 00000001printf("%d\n", c);return 0;
}

~按(二进制)位取反 

将补码取反即可

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;printf("%d\n", ~a);//按（二进制）位取反//0的补码： 00000000 00000000 00000000 00000000//取反后变为11111111 11111111 11111111 11111111//换成原码为10000000 00000000 00000000 00000001return 0;
}
例题：求一个整数存储在内存中的二进制中的1的个数

第一种：

#include <stdio.h>
int count_bit_one( unsigned int n)
{int count = 0;while (n)
{if ((n % 2) == 1)count++;n = n / 2;
}return count;
}
int main()
{int num = 0;scanf_s("%d", &num);int ret = count_bit_one(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

第二种：

#include <stdio.h>
int count_bit_one(int n)
{int i = 0;int count = 0;for (i = 0; i < 32; i++){if (((n >> i) & 1 )== 1){count++;}}return count;
}
int main()
{int num = 0;scanf_s("%d", &num);int ret = count_bit_one(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

第三种，更为优化的方法 

#include <stdio.h>
int count_bit_one(int n)
{int i = 0;int count = 0;while (n){n = n & (n - 1);count++;}return count;
}
int main()
{int num = 0;scanf_s("%d", &num);int ret = count_bit_one(num);printf("%d\n", ret);return 0;
}

相比较于第二种方法，有几个1就算几次，更加方便，不用像第二种把32位都算一遍 

4.单目操作符（ ! 、-  、 +、& 、  sizeof、   ~ 、  -- 、  ++ 、  *  、  (类型)   ） 

!                   逻辑反操作（把真变假，把假变真）
-                   负值
+                  正值
&                  取地址操作符

                    注：与按位与不同（a&b是按位与，&a是取地址）
sizeof           求的是变量（类型）所占空间的大小，单位是字节。
~                  对一个数的二进制按位取反
--                  前置、后置--
++                前置、后置++
*                   解引用操作符（在指针中会用到）
(类型)           强制类型转换

5.条件表达式

条件运算符也叫做三目运算符，需要接受三个操作数的，形式如下：

exp1?exp2:exp3

计算逻辑:exp1为真，exp2计算，结果为表达式结果

               exp1为假，exp3计算，结果为表达式结果

if(a>b)max=a;
elsemax=b; 


以上代码可以改写为

max=(a>b)?a:b;
6.逗号表达式   (exp1, exp2, exp3, …expN)   
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 1;int b = 2;int c = (a > b,a=b+10,a,b=a+1)printf("%d\n", c);return 0;
}

c得出的值，不能直接算最后一项b=a+1进而得出结果为3，应该从左往右依次计算，因为前面表达式的结果，可能会影响后面的计算。

所以此题应该为13

同样的，逗号表达式也可以写在if语句中 

if(a=b+4,c=5/2,d>0)
7.下标访问操作符
#include <stdio.h>
int main()
{int arr[20] = { 1,2,3,4,5 };arr[3];//数组中下标为3的元素//[]是下标引用操作符return 0;
}

操作数是arr和3。 

8.函数调用操作符

 接受一个或多个操作数：第一个操作数是函数名，剩余的操作数就是传递给函数的参数。

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{return x + y;
}
int main()
{printf("hehe\n");//()是函数调用操作符，printf("%d\n", 100)；int ret = Add(3, 5);//Add 3 5都是操作数return 0;
}
9.结构体成员访问操作符 
struct tag
{member1;member2;
} variable-list;


struct：结构体关键字
tag：结构体的标签名，可以自定义
struct tag：结构体类型
{}：里面放的是成员列表
variable-list：变量

 member1 , member2 是结构体成员
结构体成员的定义方式与变量和数组的定义方式相同
结构体成员，只是不能初始化。

这块结构体的内容后续会给大家补齐的，我还需要再沉淀沉淀，给大家展现一个完美的文章，嘿 

今天的分享就结束啦，后续我也会强化自己，补充这篇文章，把操作符更加详细的展示 

 

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