运算符和表达式¶

表达式定义：

运算符 + 运算对象

运算对象：常量、变量和函数等表达式

分类

算术表达式、赋值表达式、关系表达式、逻辑表达式、条件表达式和逗号表达式

优先级¶

最好都加上括号

• 逻辑表达式：C赋值：真1 假0

• 循环判断：非零真

• ++ --

  • 数据的值一样，表达式的值不一样
    • a++：表达式：a+1之前的值，把表达式的值赋给其他
    • ++a：表达式：a+1之后的值，把表达式的值赋给其他

• 只能对变量不能对表达式用

• 左右结合：先从哪边算

• x = y = 3 : 不能在变量定义处用，可以后面用，结合顺序

• 复合赋值：i+=1：更高效

• 逻辑运算短路：

  • ||：前面真后面不算
  • &&：前面假后面不算

• 逗号运算符：值是最后一个子表达式的值

位运算¶

结果是表达式的值

位逻辑运算¶

~按位取反

& 按位与

特点： 全1才1

应用：

1. 让某一位或者某些位为0

   示例：x & 0xFE：将最后一位变成0

2. 取一个数中的一段

   示例：x & 0xFF：取出最后两个字节中的内容

| 按位或

特点： 有1则1

应用：

1. 将某些位变为1：或上那一位为1的数

   示例：x | 0x01最右边一位为1

2. 将两个数拼起来

   示例：0x00FF | 0xFF00

逻辑运算（&&、||）相当于将所有非0值都变成1，然后做按位对应运算

^ 按位异或

特点 ：

• 两个位相同得0，不同得1
• x ^ y ^ y 变回到 x

移位运算¶

箭头朝向即为移动方向

移动的位数为正

i << j 对x的所有位左移j个位置，右边填入0

• x <<= n 大多数情况下等价于 x *= $2^n$

  • 当左移的位数超过位宽（sizeof(int) * 8）或有符号数符号位变化时，将导致未定义行为

  • 位移导致舍弃前面的位的情况也不是

i >> j 对x的所有位右移j个位置

• 对于unsigned类型，左边填0
• 对于signed类型，符号位保持不变，原来的高位移到地位
• x >>= n 大多数情况下等价于 x /= $2^n$

直接遗弃超出范围的位

复合位赋值运算¶

• &=, |=, ^=, >>=, <<=

a &= b 等价于 a = a & b； a >>= 3 等价于 a = a >> 3

应用¶

1. 伪转换二进制

   include<stdio.h>
   int main()
   {
       int num;
       printf("please enter your number: ");
       scanf("%x", &num);
       unsigned int mask = 1u << 31;
       printf("the binary of your number is: ");
       for(; mask; mask >>= 1){
           printf("%d", num & mask ? 1 : 0);
       }
       printf("\n");
       return 0;
   }
   

2. 单片机

位段¶

语法：

struct 位段名 {
    数据类型 成员名 : 位宽;
    数据类型 成员名 : 位宽;
    /*重复上述*/
};

• 可以直接用位段的成员名访问

注意事项：

• 存储大小与对齐：

  位段的存储大小通常以 int 或 unsigned int 为单位，且会受编译器的内存对齐策略影响。

  多个位段成员可能共享同一个存储单元（如果其总位宽小于存储单元大小），但如果超出单元大小，会分配下一个单元。

  • 即，所需的位超过一个int时会采用多个int

  • 因此，访问位段成员的地址的操作是有语法错误的

• 数据类型的限制：

  位段成员通常只能是 int 或 unsigned int，具体限制依赖于编译器。

• 移植性问题：

  不同编译器和平台对位段的实现（如存储顺序、对齐方式）可能不同，可移植性较差。

• 位宽限制：

  位宽不能超过存储单位的大小。例如，如果 int 是 32 位，位宽不能大于 32。

示例：

struct U0 {
    unsigned int leading: 3;
    unsigned int FLAG1: 1;
    unsigned int FLAG2: 1;
    int trailing: 27;
};

void toBinary(int num)
{
    unsigned int mask = 1u << 31;
    for(; mask; mask >>= 1){
        printf("%d", num & mask ? 1 : 0);
    }
}

int main()
{
    struct U0 num1, num2;
    num2.leading = 2;
    num2.FLAG1 = 1;
    num2.FLAG2  =0;
    num2.trailing = 0;
    printf("please enter your number_1: ");
    scanf("%x", &*(int*)&num1);
    printf("the binary of your number_1 is: ");
    toBinary(*(int*)&num1);
    printf("\n");
    printf("the binary of your number_1 is: ");
    toBinary(*(int*)&num2);
    printf("\n");
    return 0;
}

应用场景： 底层，对硬件的操作

• 嵌入式开发：

  在嵌入式系统中，用位段模拟硬件寄存器的各个位字段。 - 网络协议：

  用位段解析网络协议的标志字段（如 TCP/IP 报头）。 - 标志集合：

  用位段压缩存储多个布尔标志，以节省内存。