计算概论A B03 C++语言的基本成分 - 运算成分(2)

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1 计算概论 A 程序设计部分 C 语言的构成成分运算成分李戈北京大学信息科学技术学院软件研究所 lige@sei.pku.edu.cn

2 C 语言中的运算符 C 语言的运算符范围很宽求字节数运算符 : sizeof 下标运算符 [ ] 赋值运算符 = 算术运算符 + - * / % 关系运算符 < > == >= <=!= 逻辑运算符! && 条件运算符? : 逗号运算符, 位运算符 >> ~ ^ & 指针运算符 *,& 强制类型转换运算符 : ( 类型 ) 分量运算符.

3 当 : 两边类型不同赋值运算总结自动完成类型转换! 当 : 长数赋给短数截取长数的低位送给短数! 当 : 短数赋给长数原来是什么数, 现在还是什么数! 当 : 符号位的赋值处理直接赋值, 不管符号位还是数字位!

4 什么是表达式表达式程序中由运算符操作数和括号组成等所组成的计算式, 是计算求值的基本单位 a * b + c; 123 < 10; a *3.14f == 1; a = b; 表达式是有值的, 赋值语句也不例外 ; int main() { int i = 0; cout << (i = 10) << endl; cout << (i = i + i) << endl; return 0; }

5 复合的赋值运算赋值表达式在赋值符号前加上其它运算符号则构成复合赋值运算 ; 例如 : a + = 3; 等价于 a = a + 3; x * = y + 8; 等价于 x = x * ( y + 8 ); x % = 3; 等价于 x = x % 3;

6 赋值表达式连续的赋值运算自右而左的结合顺序 a = b = 5; //a, b 均为 5 a = b = c = 5; //a, b, c 均为 5 int a=b=c=5; // 编译错! a = (b = 4) + (c = 6); //a 为 10, b 为 4, c 为 6 举例 :

7 赋值运算符 = 赋值运算符给赋值号左边的变量赋予数值在变量定义的同时可以为变量赋初值如 : int a=3; 相当于 : int a; a=3; int a, b, c = 5 表示只给 c 赋初值相当于 int a, b, c; c = 5; int a = b = c = 5; ( Is this right? )

8 要点一 : 两边类型不同赋值运算符若 = 两边的类型不一致, 赋值时要进行类型转换不管 = 右边的操作数是什么类型, 都要转换为 = 左边的类型 int main() { int int_i = ; char char_i = int_i; float float_i = char_i; bool bool_i = float_i; cout << showpoint << int_i << " " << char_i << " " << float_i << " " << bool_i << endl; return 0; }

9 赋值运算符要点二 : 长数赋给短数截取长数的低 n 位送给短数 int main() { char char_a = '; int int_i = 0x361; cout << hex << int_i << endl; char_a = int_i; cout << char_a << endl; return 0; }

10 举例 :short = long 赋值运算符截取长整型数的低 16 位送给 short 字符如果最高位为 1, 则得到负数, 否则得到正数 ; int main() { long int long_i = 0x2AAAAAAA; cout << long_i << endl; short short_j = long_i; cout << hex << short_j <<endl; cout << dec << short_j << endl; return 0; }

11 要点三 : 短数赋给长数赋值运算符最好处理的情况! 原来是什么数, 现在还是什么数! short int a = -1; int b = a; 计算机的处理过程 : 若 short 型数为无符号数 : short 型 16 位到 long 型低 16 位,long 型高 16 位补 0; 若 short 型数为有符号数 : short 型 16 位到 long 型低 16 位 ; 若 short 型最高位为 0, 则 long 型高 16 位补 0; 若 short 型最高位为 1, 则 long 型高 16 位补 1;

12 示例 #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; int main() { short short_i = -123; cout << hex << short_i << endl; int int_j = short_i; cout << hex << int_j <<endl; cout << dec << int_j << endl; return 0; }

13 signed 赋值运算符要点四 : 符号位的赋值处理 unsigned 也很好处理的情况! 直接搬运! 直接赋值, 不管符号位还是数字位! 例如 : unsigned = int 或 long 直接赋值, 符号位当作数字 int = unsigned int 直接赋值, 数字当作符号位

14 signed 示例 #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; int main() { unsigned int unsigned_int_i = 0xAAAAAAAA; cout << unsigned_int_i << endl; signed int signed_int_j = unsigned_int_i; cout << hex << signed_int_j << endl; cout << dec << signed_int_j << endl; return 0; } unsigned

15 当 : 两边类型不同赋值运算总结自动完成类型转换! 当 : 长数赋给短数截取长数的低位送给短数! 当 : 短数赋给长数原来是什么数, 现在还是什么数! 当 : 符号位的赋值处理直接赋值, 不管符号位还是数字位!

16 算术运算符和算术表达式算术运算符和算术表达式基本的算术运算 + - * / % 注意 : % 是模运算, 即, 求余运算, 必须是整数如 7 % 4 = 3 整数运算, 结果仍为整数 5/3 的结果仍是整数, 小数部分被忽略实数运算, 结果为 double 型 5.3/3 或 5/3.0 的结果为 double 型舍入的方向随编译器的不同而不同

17 算术运算符的优先级 ( ) * / % + - 算术表达式在同一级别中, 采取由左至右的结合方向如 :a b + c 相当于 ( a b ) + c 如 :a % b * c / d 相当于 (((a % b)*c))/d 当数据类型非常复杂时如 :123%s + ) + i*u f/d 其中 short s; int i; float f; double d; unsigned u;

18 剪刀法求表达式的值算术表达式 short s; int i; float f; double d; unsigned u; 123%s + ) + i*u f/d

19 计算过程中的类型转换 double float long unsigned int char, short

20 算术表达式自增自减运算符 : 使变量的值加 1 或减 1 ++i, --i 在使用 i 之前, 先将 i 的值加 ( 减 )1 i++, i-- 在使用 i 之后, 再将 i 的值加 ( 减 )1 例如 :i 的值为 3, 则 j = + + i; j = i + +; cout<<++i; cout<<i++;

21 举例 : 自增自减运算符设 i 的值为 3; 则 cout<<-i++<<endl; cout<<-++i<<endl; cout<<(-i)++<<endl; cout<<++i++<<endl; 注意 : + + 和 -- 只能用于变量

22 int main() { } 自增自减运算符 int a = 0, b = 0, c = 2, d = 0, e = 2, f = 2; cout << a << " " << a++ << " " << endl; cout << ++b << " " << b++ << " " << endl; cout << c << " " << (c++) + (++c) << " " << endl; cout << (d = f++) + (e = f) << endl; cout << f << " " << d << " " << e << endl; return 0;

23 关系运算符 C 语言提供 6 种关系运算符 : 1 < ( 小于 ) 2 <= ( 小于或等于 ) 3 > ( 大于 ) 4 >= ( 大于或等于 ) 5 = = ( 等于 ) 6!= ( 不等于 ) 优先级相同优先级相同高低

24 关系运算表达式关系运算表达式的值 : 真 / 假如 a = 3,b = 4 a > b 的值为 0 a!= b 的值为 1 a == b 的值为 0

25 运算符的优先级算术运算符高于关系运算符高于赋值运算符例如 : % 3 * 4 > 5 / % (3 * 4) > (5 / 6 7) = = 8 X = % 3 * 4 > 5 / 6 7 = = 8 1>2= =3>4

26 逻辑运算符三种逻辑运算符 : 逻辑与 && 逻辑或 R E A B F 逻辑非! 注 : 若 A B 为真, 则 F=A&&B 为真 R E A B F 若 A B 之一为真, 则 F=A B 为真若 A 为真, 则!A 为假 E R A F

27 逻辑表达式的值以 0 代表假 ; 以非 0 代表真若 a = 4, 则! a 的值为 0 若 a = 4,b = 5, 则 a && b 的值为 1 若 a = 4,b = 5, 则 a b 的值为 1 若 a = 4,b = 5, 则!a b 的值为 1 表达式 4 && 0 2 的值为 1

28 逻辑表达式逻辑运算符优先级一个逻辑表达式中若包含多个逻辑运算符, 则按以下的优先次序 :! ( 非 ) && ( 与 ) ( 或 ), 即! 优先级最高例如 :!a&&b c;! a && b x>y && c;! a && b x>y && c + 1;

29 逻辑非 (!) 例如 : 混合运算的优先级高于算术运算符高于关系运算符高于 && 和高于赋值运算符 a>b && x>y 可写成 ( a>b ) && ( x>y ) a == b x == y 可写成 ( a ==b ) (x == y )! a a>b 可写成 (! a ) ( a>b )

30 思考题 #include<iostream> using namespace std; int main() { int a = 0, b = 0; a = 5 > 3 && 2 8 < 4 - (b =!0); cout<<a<<" "<<b; return 0; }

31 逻辑运算的取舍逻辑表达式求解中, 并不总是执行所有的运算只有在必须执行下一个逻辑运算符才能求出表达式的解时, 才执行该运算符! 对于表达式 a && b && c 只有 a 为真 ( 非 0) 时, 才需要判别 b 的值, 只有 a 和 b 都为真的情况下才需要判别 c 的值对于表达式 a b c 只要 a 为真 ( 非 0), 就不必判断 b 和 c; 只有 a 为假, 才判别 b;a 和 b 都为假才判别 c

32 逻辑运算的取舍举例 #include<iostream> using namespace std; int main( ) { int i = 0, a = 1, b = 2, c = 3; i = ++a ++b c++; cout<<i <<" "<< a<<" "<<b<<" "<<c<<endl; return 0; }

33 运算对象的扩展逻辑运算符两侧可以是任何类型如 : 字符型实型或指针型等 ; 系统最终以 0 和非 0 来判定它们, 例如思考 : 'c' && 'd' c 和 d 的 ASCII 值都不为 0, 按真处理 a = = b &&! c

34 示例 #include<iostream> using namespace std; int main() { int a = 0, b = 1; a = 8>4 - (b =!'c') && 5>3 + 'a' % 6 == 'b'; cout<<a<<" "<<b; return 0; }

35 应用示例问题 : 要判别某一年 year 是否闰年闰年的条件是符合下面二者之一 : 1 能被 4 整除, 但不能被 100 整除 2 能被 100 整除, 又能被 400 整除求解 : 可以用如下逻辑表达式来判别 year 是否为闰年 : ( year % 4 == 0 && year % 100! = 0 ) year % 400 == 0 也可以用如下逻辑表达式判别 year 是否非闰年 : ( year%4! = 0 ) ( year%100 == 0 && year%400! = 0)

36 逗号运算和逗号表达式用逗号将两个表达式连起来表达式 1, 表达式 2, 表达式 3, 表达式 n 先求表达式 1, 再求表达式 2,, 再求表达式 n, 整个表达式的值为表达式 n 的值下式中是否相同? x=(a=3, 6 * 3); x=a=3, 6 * 3; a = 3 * 5, a * 4;

37 求值规则 : 条件运算符表达式 1? 表达式 2 : 表达式 3 如果表达式 1 的值为真, 则以表达式 2 的值作为条件表达式的值 ; 否则以表达式 3 的值作为整个条件表达式的值相当于 : max = ( a > b )? a : b ; if( a > b ) max = a ; else max = b ;

38 形式 : ( 类型名 )( 表达式 ) 举例 : (double)a (int)(x+y) (float)(5/3) 注意 : 强制类型转换将 a 的值转换成 double 类型将 x+y 的值转换成 int 类型将 5/3 的值转换成 float 类型强制类型转换后, 被转换的量的类型并没有发生变化

39 选讲内容位运算

40 位运算位运算所谓位运算是指进行二进制位的运算 C++ 语言中的位运算符按位与 (&) 双目运算符按位或 ( ) 双目运算符按位异或 (^) 双目运算符取反 (~) 单目运算符左移 (<<) 单目运算符右移 (>>) 单目运算符

41 位运算符 (1) 按位与运算符 (&) 参加运算的两个数据, 各位均独立进行与运算例如 : 对于表达式 :a = 3 & 5, 有 : 3 = (&) 5 = 因此,3&5 的值为 :1

42 位运算符 (2) 按位或运算符 ( ) 参加运算的两个数据, 各位均独立进行或运算例如 : 对于表达式 :a = 3 5, 有 : 3 = ( ) 5 = 因此,3 5 的值为 :7

43 异或运算符 ( ) 位运算符 (3) 异或运算符也称 XOR 运算符参加运算的两个数, 各位均独立进行异或运算 : 即 0 0 = 0;0 1 = 1;1 0 = 1;1 1 = 0; 例如 : ( 十进制数 57, 八进制数 071) ( ) ( 十进制数 42, 八进制数 052) ( 十进制数 19, 八进制数 023) 即 , 结果为 023( 八进制数 )

44 位运算符 (4) 取反运算符 ~ 是一个单目 ( 元 ) 运算符, 用来对一个二进制数按位取反, 即将 0 变 1,1 变 0 例如 : (~) 因此,~(025) 8 的值为 (177752) 8

45 位运算符 (5) 左移运算符 (<<) 用来将一个数的各二进位全部左移若干位高位左移后溢出, 舍弃不起作用若 a=15, 即二进制数 , 左移 2 位得 , 即十进制数 60 a = a<<2 左移 1 位相当于该数乘以 2, 左移 2 位相当于该数乘以 2 2 =4 只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含 1 的情况

46 右移运算符 (>>) 位运算符 (6) 用来将一个数的各二进位全部右移若干位移到右端的低位被舍弃, 对无符号数, 高位补 0 若 a=15, 即二进制数 , 右移 2 位得 , 即十进制数 3; a = a >> 2 当没有非零数位被抛弃时, 右移一位相当于除以 2, 右移 n 位相当于除以 2 n

47 关于位运算的几个问题 (1) 右移运算符号位的处理对无符号数, 右移时左边高位移入 0 对于有符号的值, 若原来符号位为 0( 该数为正 ), 则左边移入 0; 若符号位原来为 1( 即负数 ), 则左边移入 0 还是 1, 要取决于所用的计算机系统若移入 0, 称为逻辑右移或简单右移若移入 1, 称为算术右移 (VC)

48 关于位运算的几个问题 (2) 不同长度的数据进行位运算如果两个数据长度不同进行位运算时, 系统会将二者按右端对齐如 a & b, 而 a 为 int 型,b 为 short 型如何补位如果 b 为无符号整数型, 则左侧添满 0 如果 b 为有符号整数型 : 如果 b 为正数, 则左侧 16 位补满 0 如果 b 为负数, 则左端 16 位补满 1

49 关于位运算的几个问题 (3) 位运算赋值运算符位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符如 : &=, =, >>=, <<=, = a & = b 相当于 a = a & b a = b 相当于 a = a b a >> =2 相当于 a = a >> 2 a << =2 相当于 a = a << 2 a = b 相当于 a = a b

50 关于位运算的几个问题 (4) 算符优先级取反运算符 ~ 算数运算符左移 << 右移 >> 关系运算符按位与 & 按位异或 ^ 按位或逻辑运算符高低

51 按位与运算的用途位运算的使用 (1) 任意存储单元与 0 进行按位与运算可清零 ; 取一个数中某些指定位如有一个整数 a, 想要其中的低字节只需将 a 与 (377) 8 按位与即可按位或运算对一个数据的某些位取定值为 1;

52 异或运算符的使用 (1) 使特定位翻转位运算的使用 (2) 使低 4 位翻转 ( 即 1 变为 0,0 变为 1) 可将其与进行运算, 即 : ( ) (2) 使特定位保持不变与 0 相, 保留原值如 = ( )

53 异或运算符示例交换两个值, 而不必使用临时变量假如 a = 3,b = 4 想将 a 和 b 的值互换, 可以用以下赋值语句实现 : a = a b; b = b a; a = a b; 设 :a = 3, b = 4 a=011 ( ) b=100 ( ) b=100 ( ) a=111 a=111 (a b 的结果,a 已变成 7) b=011 (b a 的结果,b 已变成 3) a=100 (a b 的结果,a 变成 4)

C/C++语言 - C/C++数据

C/C++语言 - C/C++数据 C/C++ C/C++ Table of contents 1. 2. 3. 4. char 5. 1 C = 5 (F 32). 9 F C 2 1 // fal2cel. c: Convert Fah temperature to Cel temperature 2 # include < stdio.h> 3 int main ( void ) 4 { 5 float fah, cel ;