C語言各種符號的使用介紹下篇

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1、按位運算符

1.1 按位或( | )和按位與( & )

上期我們講到過邏輯或和邏輯與，他們得到的結果是真假值，但我們一定要區分清楚，按位運算符 "|" 和 "&" 與邏輯運算符 "||" "&&" 是完全兩個概念。

按位，簡明之意，按數值二進制位來進行運算，都是在數據補碼的基礎上進行。

按位或 "|" ：兩個數值的二進制補碼對應位進行運算，對應位有 1 則為 1 ，否則為 0。

按位與 "&"：兩個數值的二進制補碼對應位進行運算，對應位都為 1 則為 1， 否則為 0。

這裡我們舉例說明：

1 | 2 :

1 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0001

2 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0010

——按位或結果: 0000 0000… 0000 0011 -> 對應十進制：3

1 & 2：

1 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0001

2 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0010

——按位與結果: 0000 0000… 0000 0000 -> 對應十進制：0

其實有很多大學老師或者是書上都有可能把按位或，按位與，以及後面我們要講的按位異或，他們會把每位二進制運算後的結果稱為真或者假，其實這樣的說法是不夠嚴謹的，真假是邏輯判斷，而按位運算得到的結果是數值，而且在C語言中0表示假，非0為真，所以我是不推薦這種說法。

1.2 按位異或( ^ )

按位或 "^" ：兩個數值的二進制補碼對應位進行運算，相同為 0 ， 不同為 1。

這裡我們舉例說明：

1 ^3:

1 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0001

3 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0011

—按位異或結果: 0000 0000… 0000 0010 -> 對應十進制：2

5 ^0:

5 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0101

0 的二進制補碼：0000 0000 … 0000 0000

—按位異或結果: 0000 0000… 0000 0101 -> 對應十進制：5

結論：任何數異或0都等於它本身

這裡有一道筆試題：不創建臨時變量，實現兩個數的交換。

//很多小夥伴直接想出來的做法：
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b;
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

但是我們仔細研究下這段代碼，他有沒有什麼隱藏的問題呢？

一個整型，占四個字節，也就是 32 個比特位，這裡進行加法運算，就會產生進位，萬一我們是兩個很大的數相加呢？他們的和超過瞭整型最大存儲范圍，那麼在計算機裡面就會發生截斷！為瞭避免發生這種現象，我們可以采取異或的方法來實現這道題：

最後還有一個很簡單的按位取反操作符：~

用途：對一個數的二進制按位取反(包括它的符號位)

註意：以上的位運算符，他們的操作數必須是整數！

1.3 一個關於整型提升的問題

有這樣一串代碼，問：為什麼一個char類型大小可以求出來是4字節？

無論任何位運算符，都是要計算機進行計算的，而計算機中CPU具有運算能力，但計算的數據都是放在內存中的。所以，做任何運算，都必須將數據從內存拿到CPU的寄存器中。而寄存器默認的操作數寬度是32位，可是，char類型數據隻有1個字節，也就是8位，不滿足32位怎麼辦，這就需要整型提升瞭！（詳細整型提升大傢可以查閱資料哦）

如果是一個有符號數的話：高位補符號位

如果是一個無符號數的話：高位補0

2、移位操作符

2.1 左移<< 右移>>操作符

<< 左移運算符是一個雙目運算符，功能是把左邊的運算數的各個二進制位向左移動指定位數。

>> 右移運算符是一個雙目運算符，功能是把右邊的運算數的各個二進制位向右移動指定位數。

註意：

<< 左移：最低位丟棄，最高位補零

>> 右移：

  1. 無符號數：最低位丟棄，最高位補零 [邏輯右移]
  2. 有符號數：最低位丟棄，最高位補符號位 [算數右移]

以上在補碼中進行運算

警告：移位運算符，請不要移動負數位，這是標準未定義的！

左移我們好說，主要是右移我們需要細講一下：

明顯看到，這是在無符號數下進行右移，第一個小夥伴都不會感到驚訝， 可是第二個就有點不理解瞭，我們來解釋下：

這裡有一個問題，當 -1 準備放入變量 b 的時候我們需要看-1的類型嗎？

答案是不需要！內存中放的都是二進制補碼，本質上是把 -1 的補碼放入變量 b 當中，第二，右移操作符屬於計算，需要在CPU中進行，所以需要先把內存中 -1 的補碼拿到CPU寄存器中運算，按照我們的規則，右移中，無符號數低位丟棄高位補零，所以 -1 右移完成之後就變成瞭 0111 1111 … 1111 1111，接著我們以 %d 有符號整型打印，就會把他當作有符號數看待，最高位是 0 所以被認為是正數，轉化成十進制也就是如上打印的值。

第二個我們來看下有符號數右移：

這個相信大傢就很好理解瞭，第一個高位補符號位也就是補 0，低位丟棄，所以結果是 0，第二個高位補符號位也就是補 1，低位丟棄，值仍然不變，還是 -1。

註意：a>>1 並不會改變 a 變量的值，就好比如 a + 1。這樣寫才會改變：a = a >> 1;

2.2 習題練習

學完瞭上期的邏輯操作符，和本期的移位操作符，我們來練練手：

請你設計一個宏可以指定數據第幾個比特位更改為 1 ，並設計一個函數將各個比特位打印出來。

//參考
#define SETBIT(a, num) ((a) |= (1 << (num - 1)) )
void PrintBit(int a)
{
    int num = 31;
    while (num >= 0)
    {
        if ((a & (1 << num)))
            printf("1");
        else
            printf("0");
        --num;
    }
    printf("\n");
}
int main()
{
    int a = 0;
    SETBIT(a, 5);
    PrintBit(a);
    return 0;
}

3、++和–的操作

3.1 基本操作

其實這節知識點理解起來是很簡單的，隻不過總有些學校喜歡出一些很拉跨的題目：

int i = 3; 問：(++i) + (++i) + (++i) 的值是多少？

我的建議是，看到這類題，直接空著，你也可以在下面添一句，“ 你禮貌嗎？”

這種表達式，在任何編譯器下算出來的結果是不一樣的！

對於這種問題沒必要去爭論誰對誰錯， 如果有人想跟你杠的話，那麼你直接告訴他，你真的超級高水平。

好瞭，言歸正傳，我們來說一下 ++ 和 — 的基本理解：

  1. 前置++ — ：先自增(減)，再使用
  2. 後置++ — ： 先使用，再自增(減) 如果沒有變量接收，那麼直接自增。

例子：

基本使用就是這麼多，接下來我們從匯編角度來深度理解一下：

3.2 從匯編角度深入理解a++

既然我們知道，後置++ 是先使用後++，如果我們單純的就 ++ 一下呢，他這個值被使用到瞭哪裡去瞭呢？

int main()
{
    int a = 0xDD;
    int b = a++; //有b接收，那麼a的先使用是將a的值(內容),放到b中
    int c = 0xEE;
    c++; //沒有接收方，那麼"先使用"，如何理解？
    return 0;
}

vs2019編譯器反匯編：

結論：後置++ 完整的含義是先使用，在自增，如果沒有變量接收，那麼直接自增。

註意：在不同的編譯器可能處理過程不同，不過這是一個基本的研究過程，比單純的理論學習更嚴謹。

到此這篇關於C語言各種符號的使用介紹下篇的文章就介紹到這瞭,更多相關C語言符號內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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