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1. ⼆进制介绍
2. 原码、反码、补码
3. 移位操作符
4. 位操作符#xff1a;、|、^ 5. 逗号表达式
6. 下标访问[]、函数调⽤() 7. 操作符的属性#xff1a;优先级、结合性
8. 整型提升
9. 算术转换
10. 表达式求值 正文开始#xff1a;
1. ⼆进制
其实我…目录
1. ⼆进制介绍
2. 原码、反码、补码
3. 移位操作符
4. 位操作符、|、^ 5. 逗号表达式
6. 下标访问[]、函数调⽤() 7. 操作符的属性优先级、结合性
8. 整型提升
9. 算术转换
10. 表达式求值 正文开始
1. ⼆进制
其实我们经常能听到2进制、8进制、10进制、16进制这样的讲法那是什么意思呢其实2进制、8进 制、10进制、16进制是数值的不同表⽰形式⽽已。
如数值15的各种进制的表⽰形式 我们重点介绍⼀下⼆进制 其实⼆进制也是⼀样的
二进制 逢2进1 2进制的数字每⼀位都是0~1的数字组成
那么 1101 就是⼆进制的数字了。
1.1 2进制转10进制
其实10进制的123表⽰的值是⼀百⼆⼗三为什么是这个值呢其实10进制的每⼀位是权重的10进 制的数字从右向左是个位、⼗位、百位....分别每⼀位的权重是 10 ^ 0,10 ^ 1 ,10 ^ 2 ...、
如下图 其实进制之间的转换也有相应的规律具体情况请看下文
1.1.1 10进制转2进制数字 1.2 2进制转8进制和16进制
1.2.1 2进制转8进制
8进制的数字每⼀位是0~7的0~7的数字各⾃写成2进制最多有3个2进制位就⾜够了⽐如7的⼆ 进制是111所以在2进制转8进制数的时候从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2进制的01101011换成8进制01530开好头的数组会被当做8进制。 1.2.2 2进制转16进制
16进制的数字每⼀位是0~9,a~f的0~9,a~f的数字各⾃写成2进制最多有4个2进制位就⾜够了 ⽐如f的⼆进制是1111所以在2进制转16进制数的时候从2进制序列中右边低位开始向左每4个2进制位会换算⼀个16进制位剩余不够4个⼆进制位的直接换算。 如2进制的01101011换成16进制0x6b16进制表⽰的时候前⾯加0x 2. 原码、反码、补码
整数的2进制表⽰⽅法有三种即原码、反码和补码
三种表⽰⽅法均有符号位和数值位两部分符号位都是⽤0表⽰“正”⽤1表⽰“负”⽽数值位最⾼位的⼀位是被当做符号位剩余的都是数值位。
也就是说第一位是符号位0正1负其他的都是数值位,当然这里不涉及小数。 正整数的原、反、补码都相同。
负整数的三种表⽰⽅法各不相同。
原码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。
反码将原码的符号位不变其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码反码1就得到补码。 对于整形来说数据存放内存中其实存放的是补码在内存中存放的是补码。 为什么要存补码呢
在计算机系统中数值⼀律⽤补码来表⽰和存储。原因在于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。
这里就是解释为什么原码补码可以相互转换而且步骤都是一样的。
原码转补码 取反加一
补码转原码 取反加一 3. 移位操作符 左移操作符 联想记忆法 ← 右移操作符 →
注移位操作符的操作数只能是整数。
3.1 左移操作符
移位规则左边抛弃、右边补0 这个代码大家可以看看a是多少
答案是10没有改变仔细看就会发现只是改变了ba1,a1a本身没有改变。
上面那个例子是没有改变的这个是改变的。
3.2 右移操作符
移位规则⾸先右移运算分两种
1. 逻辑右移左边⽤0填充右边丢弃
2. 算术右移左边⽤原该值的符号位填充右边丢弃 警告⚠对于移位运算符不要移动负数位这个是标准未定义的。
a-1,a向右移动-1位计算机也不知道该怎么移切勿想当然向右移动是正那我向右移动-1就是向左移动1位了这是大错特错。 4. 位操作符、|、^、~
位操作符有 直接上代码 由于是按位所以这里必须转换成二进制补码然后一一对应。
按位与全1为1有0出0
按位或有1出1全0出0
按位异或相同为0不同为1
按位非就是取反1变0,0变1. ⼀道变态的⾯试题
不能创建临时变量第三个变量实现两个数的交换。 这个是没有一点毛病的 这个使用按位逻辑的例子 5. 逗号表达式 号表达式就是⽤逗号隔开的多个表达式。
逗号表达式从左向右依次执⾏。整个表达式的结果是最后⼀个表达式的结果。 6. 下标访问[]、函数调⽤()
6.1 [ ] 下标引⽤操作符 操作数⼀个数组名⼀个索引值 6.2 函数调⽤操作符
接受⼀个或者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。 7. 操作符的属性优先级、结合性
C语⾔的操作符有2个重要0属性优先级、结合性这两个属性决定了表达式求值的计算顺序。
7.1 优先级
优先级指的是如果⼀个表达式包含多个运算符哪个运算符应该优先执⾏。各种运算符的优先级是 不⼀样的。 上⾯⽰例中表达式 3 4 * 5 ⾥⾯既有加法运算符 ⼜有乘法运算符 * 。由于乘法 的优先级⾼于加法所以会先计算 4 * 5 ⽽不是先计算 7.2 结合性 3 4 。
7.2 结合性
如果两个运算符优先级相同优先级没办法确定先计算哪个了这时候就看结合性了则根据运算符 是左结合还是右结合决定执⾏顺序。⼤部分运算符是左结合从左到右执⾏少数运算符是右 结合从右到左执⾏⽐如赋值运算符 。
左结合从左到右执⾏
右结合从右到左执行 * 和 / 的优先级相同它们都是左结合运算符所以从左到右执⾏先计算 上⾯⽰例中 再计算 5 * 6 6 / 2 。运算符的优先级顺序很多下⾯是部分运算符的优先级顺序按照优先级从⾼到低排 列建议⼤概记住这些操作符的优先级就⾏其他操作符在使⽤的时候查看下⾯表格就可以了。 C 运算符优先级
下表列出 C 运算符的优先级和结合性。运算符从高到低以降序列出。 详情请参考这个地址https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence
8. 表达式求值
8.1 整型提升
C语⾔中整型算术运算总是⾄少以缺省整型类型的精度来进⾏的。
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型这种转换称为整 型提升。
整型提升的意义
表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执⾏CPU内整型运算器(ALU)的操作数的字节⻓度⼀般就是int的字节⻓度同时也是CPU的通⽤寄存器的⻓度。 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内整型操作数的标准⻓ 度。 这里因为CPU里面的内存实际上提前已经分配好了是以int型作为标准进行内存管理。
通⽤CPUgeneral-purposeCPU是难以直接实现两个8⽐特、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。所以表达式中各种⻓度可能⼩于int⻓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。 b和c的值被提升为普通整型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于a中。
如何进⾏整体提升呢
1. 有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
也就是高位补符号位 2. ⽆符号整数提升⾼位补0 8.2 算术转换
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术转换。 如果某个操作数的类型在上⾯这个列表中排名靠后那么⾸先要转换为另外⼀个操作数的类型后执⾏运算。
优先级低的先转换优先级低的转换正优先级高的从而进行计算。
8.3 问题表达式解析
8.3.1 表达式1 表达式1在计算的时候由于 * ⽐ 的优先级⾼只能保证 * 的计算是⽐ 早但是优先级并不 能决定第三个 * ⽐第⼀个 早执⾏。
所以表达式的计算机顺序就可能是 或者
8.3.2 表达式2 同上操作符的优先级只能决定⾃减- 的运算在 的运算的前⾯但是我们并没有办法得知 操 作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后求值所以结果是不可预测的是有歧义的。
8.3.3 表达式3 看看同样的代码产⽣了不同的结果这是为什么
简单看⼀下汇编代码就可以分析清楚. 这段代码中的第⼀个 在执⾏的时候第三个是否执⾏这个是不确定的因为依靠操作符的优先 级和结合性是⽆法决定第⼀个 和第三个前置 的先后顺序。
总结
即使有了操作符的优先级和结合性我们写出的表达式依然有可能不能通过操作符的属性确定唯⼀的 计算路径那这个表达式就是存在潜在⻛险的建议不要写出特别负责的表达式 毅力和坚持常常不是看谁更能吃苦而是看谁把事情的本质看得更透彻以至于他心中的希望从来不会熄灭
