操作符（原码反码补码）

前言：

原反补码：

位操作符：

＆

｜

＾

～

总结：

逻辑操作符

其他操作符：

sizeof

()

？：(三目操作符)

，(逗号运算符)

整形提升

练习巩固：

前言：

　　我们学习编程语言就必须会里面的所有操作符，在了解操作符之前需要有一些基础知识，我们必须要了解这些知识才能更好的去看其他内容。

　　那么接下来我就一一详细介绍，有特别需求者可以直接跳转目录。

原反补码：

　　我们知道内存里面存放的是二进制数据，内存记录的是二进制，B是电脑存储的基本单位（字节），1字节有8个比特位，就是8个二进制序列。如下：

1B =8bit=8比特

1KB=1024B=1024字节

1MB=1024KB=1,048,576字节

1GB=1024MB=1,073,741,824字节

1TB=1024GB=1,099,511,627,776字节

1PB=1024TB=1,125,899,906,842,624字节

1EB=1024PB=1,152,921,504,606,846,976字节

1ZB=1024EB=1,180,591,620,717,411,303,424字节

1YB=1024ZB=1,208,925,819,614,629,174,706,176字节

　　如int类型，有4个字节，32个比特位。但是负数该如何表示呢？

于是就把最高位代表符号位，１代表负数，０代表正数。我们一般定义的int a = 1，C语言已经默认是有符号的整形。

进入正题，原码、反码和补码到底是什么呢？在内存中存储的数据其实是以补码的方式存在的，因为计算机其实只会加减和位运算，为了解决负数的计算不会出错，就发明了补码（具体原因可以暂时忽略）。

原码：将一个数字以二进制记录，最高位是符号位，负数的最高位是1，正数的最高位是0。
反码：符号位不变，其他位按位取反。
补码：将反码加1。

我们来看看-1在内存中是如何占据的：

地址为方便表示将一个16进制位代表8个bit位（不影响阅读，详情请看进制的转换-CSDN博客）。此时你就会考虑到，既然int有4个字节，32个比特位，那么如果把这32位全部填充成1是不是会有上限？明确的告诉你，确实如此。

我们可以看到，当32位全部填充成1时，最大10进制无符号数整形（unsigned int）就保存的是4294967295。但是前面说最高位是符号位，我们一般定义的默认就是有符号的整形（signed int），那么如果最高位是0（就是正数），最高位就是少了一个1。

所以看出整形保存的正数最大存储的数据是2147483647。关于原反补码的转换也有快捷方式，我们也可以将补码直接符号位不变，其他位按位取反以后加1直接得到原码，如下图：

（声明：补码的出现是为了负数方便计算，所以正数的原、反、补码相同）

有了以上基础，我们就可以无障碍阅读一下内容了。

位操作符：

＆

　　这个操作符有两种意思。

按位与：位操作符，与数学中的与相似，两真则真，一假则假（真可以理解为１，假可以理解为０）。遇到负数时先转化为补码，之后按位与。如图(负数与正数按位与)
取地址：因为每个变量在计算机中都有存储的空间，所以就有对应的地址编号（暂不用了解，涉及指针，详情请看指针（基础篇）-CSDN博客，也可以跳过，不影响阅读），此时就不再是位操作符。

｜

　　按位或：位操作符，一真则真，遇到负数时转化为补码，之后按位或。

＾

　　按位异或：位操作符，相同出零，相异出一。

～

　按位取反：对一个数进行操作，是针对二进制位进行操作。

//这里可以忽略Printf的具体实现
void Printf(int a)
{
	int count = 32;
	while (count--)
	{
		printf("%d", (a >> count) & 1);
	}
}

int main()
{
	int a = 5;
	//对应的二进制位
	//00000000000000000000000000000101
	//~就是每一位取反
	//11111111111111111111111111111010

	//为方便讲述
	//此时我们使用函数打印其二进制序列
    //注：这不是printf函数
	Printf(~a);
	return 0;
}

>>

　　右移操作符：将二进制位整体向右移，分为两种情况。

算术右移：右边丢弃，左边补原符号位。通常是采用算数右移，右移时，先将数字转化为补码，之后右移，符号位不变，此时为转化后的补码，再将它转化为原码，得到二进制数，之后看符号位，将其转化为十进制即可。如图

每当我们右移一位时，和十进制规律一样，该数会2倍缩小。

逻辑右移：右边丢弃，左边补零。因为一般不会使用逻辑右移，所以我们不再举例。

到底是算术右移还是逻辑右移，是取决于编译器，大部分编译器上是算术右移。

<<

对应的，该操作符是左移操作符，但是它没有像右移操作符一样分为逻辑左移和逻辑右移，只要进行左移，先将其转换为补码，之后最高位不变，左边补0即可。该数呈2倍增长。

关于左右移万万不可移动负数位。

总结：

要想学好位操作符就一定要学好原反补码，这样才能更好的学习C语言。位操作符都是按照补码进行位操作的，同理，结果也是补码，所以要转换为原码得出正确结果。按位取反包括符号位。

这里我们结合其他操作符来使用其他例子帮助小伙伴来更好的理解。

逻辑操作符

&&

逻辑与：逻辑操作符，一假则假，1&&0结果为0，5&&0结果为0，5&&3结果为1。

||

逻辑或：逻辑操作符，一真则真，5||0结果为1。

其他操作符：

sizeof

???这也算操作符？是的，它是函数也是操作符，计算该数据类型的大小。计算结果为无符号的整形。

++

++可以理解为自增操作符，分为前置++和后置加加。

前置++：先将该数自增1，之后赋值。

int main()
{
	int a = 0, b = 0;
	b = ++a;
	//此时先执行++a,就是将a自增1
	//之后赋值给b
	printf("b = %d\n", b);
	printf("a = %d\n", a);

	return 0;
}

后置++：先使用该数原本的值，之后该语句结束执行完成后，自增1。

int main()
{
	int a = 0, b = 0;
	b = a++;
	//此时先将a的值赋给b
	//之后将a自增1
	printf("b = %d\n", b);
	printf("a = %d\n", a);

	return 0;
}

--

也是分为前置-- 和后置--，其规则和 ++ 一样，这里我们不再过多赘述。

()

注意，这也是一个操作符，是强制类型转换操作符。比如将浮点型类型强制转换为整形。

？：(三目操作符)

什么东西？问号指数：满天星！这其实是三目操作符，它里面必须有变量。

这其实是条件操作符：也称三目操作符，如a>b?a:b翻译的结果就是a>b吗？是大于b，就是a，否则就是b(记住是冒号)。

int main()
{
	//条件操作符/三目操作符
	int a = 10, b = 20;
	int max = 0;
	max = (a > b ? a : b);
	//翻译：a大于b吗？
	//大于b则max = a
	//小于b则max = b   
	printf("%d", max);
	return 0;
}

，(逗号运算符)

从左到右依次进行，整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。

int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

*

这个操作符有两种意思。

定义指针变量操作符：定义一个指针类型的变量。
解引用操作符：若已经定义过指针变量，想通过该指针变量去访问指向的空间，就需要解引用。（详情请看指针（基础篇）-CSDN博客不影响阅读该文章）。

+=

这个操作符其实就是……上图吧：

当然其他的操作符也有这种用法。

这里还有很多类似的操作，我们不再一一赘述。

%

取模：其实就是除法取余数。

负数也有取模规则，结果有第一个数的正负而定。

整形提升

我们知道字符在内存中也是2进制序列，那么计算机到底是如何进行字符的操作呢？比如定义的是字符型，输出的是整形，就会有暗箱操作。

表达式的整形运算要在CPU的响应预案算起件内执行，CPU内整型元算器的操作数的字节长度一般就是int的字节长度，同时也是CPU通过寄存器的长度。

因此即使两个char类型相加，也是难以直接实现两个8bit位直接相加运算（虽然机器指令中可能有这种bit位相加的指令），所以表达式中各种长度小于int的整型值，都必须先转换为int或unsigned int，然后才送去CPU执行运算。

在整形提升时，char是8个比特位，有符号的情况下最高位被当为符号位。

int main()
{
	char a = -160;
	//10000000000000000000000010100000-原码
	//11111111111111111111111101011111-反码
	//11111111111111111111111101100000-补码
	//char只能访问1个字节01100000
	//最高位被当为符号位，打印的是整形，前面补符号位
     //00000000000000000000000001100000
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

即使是有符号的整形，在整形提升时，也是按照最高位提升。

int main()
{
	char a = -1;
	signed char b = -1;
	//有符号数补码全为1，取1个字节
	//最高位为1，打印整形，前面补1，补码，换为原码为-1
	unsigned char c = -1;
	//无符号，-1补码还是全1，取1个字节
	//虽然最高位是1，但是无符号，前面补0
	printf("a=%d,b=%d,c=%d", a, b, c);
	return 0;
}

练习巩固：

其实和我们学的数学的加减乘除一样，这些操作符也是有优先级的。而且像读文章一样，我们是从左向右去读文章的，所以计算也大多是从左向右开始计算的，这称之为操作符的结合性。

像有一些垃圾书籍总喜欢在这上面大做文章，出类似以下的出生代码：

我们可以看到在各个编译器下结果不同，因为你无法确定执行的--和++哪一次结果是保留的，下面来看一些正常的练习。

int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ && ++b && d++;
	printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\nd=%d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}

int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ || ++b || d++;
	printf("a=%d\nb=%d\nc=%d\nd=%d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}

最后，我们给出每个操作符的优先级顺序：