【C语言基础入门】2.C语言中四则运算、关系运算、逻辑运算与位运算
文章目录
一、概述
二、四则运算(+,-,*,/,%)
三、关系运算(<,>,<=,>=,==,!=)
四、逻辑运算与位运算
五、深度剖析位运算
一、概述
C语言中支持下面4种类型的运算
运算类型 | 运算符 |
四则运算 | +,-,*,/,% |
关系运算 | <,>,<=,>=,==,!= |
逻辑运算 | &&,||,! |
位运算 | &,|,^,>>,<<,~ |
二、四则运算(+,-,*,/,%)
- 就是数学中的加,减,乘,除等运算
- 遵循先乘除后加减的运算优先级
- 可以使用括号改变运算顺序
注意:
C语言中的除法运算,其除数不能为0
下面通过一段程序感受一下:
#include <stdio.h>int main()
{int a = 5;int b = 2;double c = 3;c = a / b;printf("c = %f\n", c);c = a % b;printf("c = %f\n", c);return 0;
}
下面为输出结果:
通过上面的代码,可以得到一些小结论:
- 整型数的除法运算结果会舍弃小数部分
- 取余(%)运算也是一种除法运算,结果为余数
- 浮点数不能进行取余运算
三、关系运算(<,>,<=,>=,==,!=)
- 比较两个值大小关系或相等关系的运算
- 比较的结果为逻辑值 : 真(1),假(0)
- 可以使用括号()改变关系运算的顺序
如上面的图片所示,c 的值就为0
下面通过一段代码,感受一下:
#include <stdio.h>int main()
{int a = 1;int b = 2;int c = 3;c = a != b;printf("c = %d\n", c);c = a - b >= a + b;printf("c = %d\n", c);c = (a < b) + (c < b);printf("c = %d\n", c);return 0;
}
下面为输出结果:
小技巧:如果不同类型的运算同时出现在一个表达式中,那么尽量使用括号()指明运算顺序。
- 运算优先级(优先级:四则运算 > 关系运算 > 赋值操作)
- 四则运算
- 正负号 > 乘除运算 > 加减运算
- 关系运算
- 大小比较运算 > 相等比较运算
- 赋值操作
- 四则运算
下面看一段代码,深入感受一下运算优先级:
#include <stdio.h>int main()
{int a = 1;int b = 2;int c = 0;c = a != b + a * b;printf("c = %d\n", c);return 0;
}
下面为输出结果,可以看出,c 的输出结果为1,为什么为1呢?这是由于乘法优先级大于加法优先级大于关系运算优先级,所以程序执行过程是这样,先计算 a * b,然后将 a * b 的结果 2 加上 b,得到4,最后再比较 a != 4,得到的结果当然为1啦,我们还可以通过反汇编来观察代码的执行过程。
所以如果想得到a != b 再加上 a * b的结果,一定要记得加括号,如下:
#include <stdio.h>int main()
{int a = 1;int b = 2;int c = 0;c = (a != b) + (a * b);printf("c = %d\n", c);return 0;
}
这样才能得到正确结果,如下所示:
小结:
- 整型数除法有两种:取商(/),取余(%)
- 浮点数除法与数学中除法运算相同,结果为浮点数
- 不同运算的优先级不同,可使用括号改变运算优先级
- 同一个表达式中应避免不同的运算类型(四则运算,关系运算)
四、逻辑运算与位运算
- 逻辑运算(&&,ll,!)
- 逻辑运算的参与者为逻辑值(真或假)
- 任何非零值在逻辑运算中都为真
- 任何零值在逻辑运算中都为假
左操作数 | 右操作数 | 结果 |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
左操作数 | 右操作数 | 结果 |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
- 逻辑运算中的短路法则
- 对于&&运算
- 从左向右进行,如果有一个操作数为假,则整个表达式为假
- 第一个为假的操作数之后的其它操作数不再计算
- 对于||运算
- 从左向右进行,如果有一个操作数为真,则整个表达式为真
- 第一个为真的操作数之后的其它操作数不再计算
- 对于&&运算
- 取非运算(!)
- 单目运算(只需要一个操作数),运算结果为逻辑值
- 对真值取非的结果为假
- 对假值取非得结果为真
- 单目运算(只需要一个操作数),运算结果为逻辑值
话不多说,上代码:
#include <stdio.h>int main()
{int a = 1;int b = 2;int c = 0;c = a && b;printf("c = %d\n", c);c = !(a - b) || (c < b);printf("c = %d\n", c);c = 10000;c = !!c;printf("c = %d\n", c);return 0;
}
下面为运行结果:
- 位运算(&,|,~,^,<<,>>)
- 直接对数据的二进制位进行操作
- 位运算的基本单位是二进制位,所以也是一种0和1的操作
- 可以使用括号()改变位运算的运算顺序
- 位运算的操作数只能是整型数(浮点数不能直接进行位运算)
运算符 | 含义 | 示例 | 优先级 |
~ | 按位求反 | ~0101 -> 1010 | 1(高) |
<< | 左移:高位移出,低位补0 | 0011 << 1 -> 0110 | 2 |
>> | 右移:低位移出,高位补符号位 | 0101 >> 2 -> 0001 | 2 |
& | 按位与 | 0111 & 1100 -> 0100 | 3 |
^ | 按位异或:相同为0,不同为1 | 0111 ^ 1100 -> 1011 | 4 |
| | 按位或 | 0111 | 1100 -> 1111 | 5(低) |
注:
1.按位与和逻辑与的计算法相同:两者为1,结果为1,否则为0
2.按位或和逻辑或的计算法相同:两者为0,结果为0,否则为1
- 位运算实例
- 将整数5的第2个二进制位置1
- 将整数7的第4个二进制位取反
- 将整数2的最后两位取反
- 将整数15右移2位,再将第2个二进制位置0
- 设变量a的二进制数是10101101,若想通过运算a ^ b使得a的中间4位取反,其余位不变,则b的值是多少?
代码如下:
#include <stdio.h>int main()
{printf("c = %d\n", 5 | 2);printf("c = %d\n", 7 ^ 8);printf("c = %d\n", 2 ^ 3);printf("c = %d\n", (15 >> 2) & 13);printf("c = %d\n", 173 ^ 60);return 0;
}
运行结果如下:
这里需要特别注意:对某一位或者某几位取反可以用异或(^)运算,这在工程里常用!!!
- 运算优先级(优先级从上到下为由高到低)
- 正负号>逻辑非>按位取反
- 乘除>加减>按位左右移
- 大小比较运算>相等比较运算
- 按位与>按位异或>按位或
- 逻辑与>逻辑或
- 赋值操作
- 小结
- 逻辑运算中有特殊的短路法则,结果确定后不再向下计算
- C语言中的真值对应非零值,假值对应零值
- 位运算直接对数据的二进制位进行操作
- 位运算的操作数只能是整型数(浮点数不能直接进行位运算)
五、深度剖析位运算
- 不同类型的本质在于:
- 占用的内存大小不同,如:short占用2字节,int占用4字节
- 表示具体数据的方式不同
- 正整数用原码表示,负整数用补码表示
- 整数型和浮点型的二进制表示不同
- 位运算时需要明确的知道的事
- 操作数的类型(占用的内存大小)
- 操作数是正数还是负数(符号位,数据表示)
- 不同类型的操作数先自动对齐再进行位运算(补符号位)
如下面的一段代码:
short a = 1; int b = 4; int c = a | b; printf("c = %d\n",c);
b为int类型,占4个字节,a为short类型,占2个字节。所以a要先要补符号位,由于a是正数,所以补0,这样就可以进行位运算了,得出c的结果为5。
下面来看一段代码:
#include <stdio.h>int main()
{short a = 1;short b = 2;int c = a - b;c = c >> 4;printf("c = %d\n", c);c = c * -1 * 16 >> 4;printf("c = %d\n", c);printf("c = %d\n", 16 << 2);return 0;
}
下面为输出结果:
- 小结论
- 正数符号位为0,右移运算时,高位补0,低位移除
- 负数符号位为1,右移运算时,高位补1,低位移除
- 左移运算时,最高位移除,低位补0
- 最高位的具体位置,由数据类型决定
- 类型补充小知识
- char 字符型,一个字节的整型,范围[-128,127]
- 字符数据(单引号括起来的字符)的本质是整型数
- char类型的变量可以打印为整数或者字符
再看一段代码:
#include <stdio.h>int main()
{char c = 'A';short a = c;int b = c;printf("c = %c\n", c);printf("c = %d\n", c);printf("a = %d\n", a);printf("b = %d\n", b);c = 0x40;printf("c = %x\n", c);printf("c = %d\n", c);c = c << 1;printf("c = %d\n", c);c = c << 1;printf("c = %d\n", c);return 0;
}
下面为输出结果:
需要注意的是,因为c为char类型,所以64左移1位后,用二进制表示为1000 0000,最高位的1表示符号位,所以就是-128。
- 小结
- 不同类型的本质区别是:占用内存不同,数据表示不同
- 右移运算时,高位补符号位,低位移除
- char是只占用一个字节的整型,可表示英文字符
- 数据符号位的具体位置由数据类型决定
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