位运算

• 指的是1个二进制数据的每一位来参与运算
• 位运算的前提：是这个数必须是1个二进制
• 参与位运算的二进制数据必须是补码形式
• 位运算的结果也是二进制的补码形式

按位与：&

1. 参与按位与的两个二进制数。如果都为1，那么结果就是1，只要有1位为0，那么结果就为0
2. 先得到两个数的二进制补码形式
3. 每一对应的数码进行比较
4. 将得到的结果连成新的二进制
5. 任何数按位与1的结果，永远等于这个数的最低位

6. 可以用按位与判断一个数是否是奇数或偶数

   • 因为偶数的最低位一定为0，所以偶数按位与1的结果永远为0
   • 因为奇数的最低位一定为1，所以奇数按位与1的结果永远为1
   • 所以如果需要判断一个数是奇数还是偶数，可以将这个数按位与1来判断。如果为1，这个数是奇数；如果为0，这个数是偶数。

7. 例子

   3 & 2

   3的补码：00000000 00000000 00000000 00000011
   2的补码：00000000 00000000 00000000 00000010
   结果的补码：00000000 00000000 00000000 00000010
   十进制结果：2

   -3 & 4

   -3的原码： 10000000 00000000 00000000 00000011
   -3的反码： 11111111 11111111 11111111 11111100
   -3的补码： 11111111 11111111 11111111 11111101
   4的补码： 00000000 00000000 00000000 00000100
   结果的补码：00000000 00000000 00000000 00000100
   十进制结果：4

   -3 & -4

   -4的原码： 10000000 00000000 00000000 00000100
   -4的反码： 11111111 11111111 11111111 11111011
   -4的补码： 11111111 11111111 11111111 11111100
   -3的补码： 11111111 11111111 11111111 11111101
   结果的补码：11111111 11111111 11111111 11111100
   结果的反码：11111111 11111111 11111111 11111011
   结果的原码：10000000 00000000 00000000 00000100
   十进制结果：-4

按位与的优先级比判断运算符低（==、>、<、…），所以如果需要做判断时应该用括号将算式括起来以改变运算顺序,如：(num & 1) == 0

按位或：|

1. 参与按位与的两个二进制数。如果有一个为1则结果为1，两个值都为0，那么结果就为0

2. 例子

   3 | 2

   3的补码： 00000000 00000000 00000000 00000011
   2的补码： 00000000 00000000 00000000 00000010
   结果的补码：00000000 00000000 00000000 00000011
   十进制结果：3

   -3 & 4

   -3的原码： 10000000 00000000 00000000 00000011
   -3的反码： 11111111 11111111 11111111 11111100
   -3的补码： 11111111 11111111 11111111 11111101
   4的补码： 00000000 00000000 00000000 00000100
   结果的补码：11111111 11111111 11111111 11111101
   结果的反码：11111111 11111111 11111111 11111100
   结果的原码：10000000 00000000 00000000 00000011
   十进制结果：-3

   -3 & -4

   -4的原码： 10000000 00000000 00000000 00000100
   -4的反码： 11111111 11111111 11111111 11111011
   -4的补码： 11111111 11111111 11111111 11111100
   -3的补码： 11111111 11111111 11111111 11111101
   结果的补码：11111111 11111111 11111111 11111101
   结果的反码：11111111 11111111 11111111 11111100
   结果的原码：10000000 00000000 00000000 00000011
   十进制结果：-3

按位取反： ~

1. 单目运算符，将一个二进制数的每个数码取反。

2. 例子

   ～3

   3的补码：00000000 00000000 00000000 00000011
   结果的补码：11111111 11111111 11111111 11111100
   结果的反码：11111111 11111111 11111111 11111011
   结果的原码：10000000 00000000 00000000 00000100
   十进制结果：-4

按位异或：^

1. 比较两个二进制数的对应数位的数码，相同为0，不同为1
2. 按位异或可以用来调换两个数的值：假设int a = 3,b = 2;

3. 例子

   a = a ^ b = 3 ^ 2

   3的补码： 00000000 00000000 00000000 00000011
   2的补码： 00000000 00000000 00000000 00000010
   结果的补码：00000000 00000000 00000000 00000001
   十进制结果：a = 1

   b = a ^ b = 1 ^ 2

   1的补码： 00000000 00000000 00000000 00000001
   2的补码： 00000000 00000000 00000000 00000010
   结果的补码：00000000 00000000 00000000 00000011
   十进制结果：b = 3

   a = a ^ b = 1 ^ 3

   1的补码： 00000000 00000000 00000000 00000001
   3的补码： 00000000 00000000 00000000 00000011
   结果的补码：00000000 00000000 00000000 00000010
   十进制结果：a = 2

按位左移：<<

    a << b

1. 将二进制a向左移b个数位，高位溢出则舍弃，低位不够则补0
2. 左移运算有可能改变a的正负性
3. 将a左移b位，相当于将a乘以2的b次方
4. 例子

3 << 2

3的补码：00000000 00000000 00000000 00000011
运算：00000000 00000000 00000000 0000001100
结果的补码：00000000 00000000 00000000 00001100
十进制结果：12
相当于：3 2^2 = 3 4 = 12

按位右移：>>

    a >> b

1. 将二进制a向右移b位，低位溢出则舍弃，高位不足补符号位
2. 右移运算不会改变a的正负性
3. 将a右移b位，相当于将a除以2的b次方（商）

4. 例子

   3 >> 2

   3的补码： 00000000 00000000 00000000 00000011
   运算： 0000000000 00000000 00000000 00000011
   结果的补码：00000000 00000000 00000000 00000000
   十进制结果：0
   相当于：3 / 2^2 = 3 / 4 = 0

   -3 >> 4

   -3的补码： 11111111 11111111 11111111 11111101
   运算： 111111111111 11111111 11111111 11111101
   结果的补码：11111111 11111111 11111111 11111111
   结果的反码：11111111 11111111 11111111 11111110
   结果的原码：10000000 00000000 00000000 00000001
   十进制结果：-1
   相当于：???

内存中的五大区域

前提

1. 不管哪个区域，都是用来存储数据的
2. 不同类型的数据存储在不同的区域，便于系统的管理

五大区域

1. 栈

   用来存储局部变量，所有的局部变量全部都声明在栈区域中

2. 堆

   允许程序员手动申请堆中的空间进行使用

3. BSS段

   用来存储未初始化的全局变量与静态变量

4. 数据段（常量区）

   用来存储已初始化的全局变量与静态变量以及常量数据

5. 代码段

   用来存储程序的代码/指令

字符串

如何存储字符串

• 原理：

  将字符串数据的每1个字符存储到字符数组中，并在后面追加1个“\0”代表字符串存储完毕

• 最根本的存储方法：

    char name[5] = {‘j’, ‘a’, ‘c’, ‘k’, ‘\0’};

  将字符串的每一个字符存储到字符数组中，在后面追加一个“\0”代表存储结束

• 简写方式：

    char name[] = {“jack”};

  系统自动的会将这个字符串中的每一个字符存储到字符数组中，并自动追加一个“\0”

• 最常用的方式：

    char name[] = “jack”;

  等同于简写的方式

如何输出字符串

使用%s来输出字符串变量,其原理是：

从给定的数组的地址开始，逐个字节的读取并显示，直到遇到“\0”字节，结束。

如何接收用户输入的字符串

• scanf( )函数

  1. 定义一个字符数组用来接取输入字符串
  2. 使用%s来定义用户输入的是一个字符串值

• 注意

  1. 接取输入内容的字符数组的长度必须比输入字符长度大
  2. 输入内容时不可以输入空格，否则系统会认为输入结束，空格后的内容将无法接收

计算字符串的长度

不可用sizeof去计算字符数组的长度来得到字符串的长度，因为有可能字符串数据存储在字符数组中只占了一部分，正确的计算方式为：

从第一个字节开始计数，直到遇到“\0”结束。

字符串常用函数

stdio.h文件下的函数：

1. puts( )函数

   • 格式：puts(字符数组名);
   • 作用：用来输出字符串
   • 优点：输出完成后自动换行
   • 缺点：只能输出字符串

2. gets( )函数

   • 格式：gets(用来保存字符串的数组);
   • 作用：接收用户输入并赋值给给定的字符数组
   • 优点：相较于scanf函数，gets函数可以接收空格字符
   • 缺点：不安全

3. fputs( )函数

   • 格式：fputs(要输出的字符串,指定的流);
   • 作用：将字符串数据输出到指定的流中
   • 流：
   • 标准输出流 —> 控制台，指定的流：stdout

   • 文件流 —> 磁盘上的文件

     • 先声明一个文件指针，指向磁盘上的文件：FILE *pfile = fopen(指向的文件路径,操作文件的模式)

   • 操作模式:

     • w —> 写，当文件不存在则创建；存在则覆盖
     • r —> 读
     • a —> 追加输入，在文件的最后面追加内容
   • 注意：输出完成后需要使用fclose(文件指针)关闭文件。

4. fgets( )函数

   • 格式：fgets( );
   • 参数：
   • 字符指针：存储读取的字符床
   • int：最多接收的字符串的长度，实际接收长度为n-1个，还有1个被“\0”占用了

   • 3.指定的流

     • 作用：读取指定的流中的内容
     • 比较：
   • scanf：不安全，输入的空格会被认为结束
   • gets：不安全

   • fgets：安全，空格也会接受

     • 流：
   • 标准输入流 —> 控制台，指定的流：stdin

   • 文件流 —> 磁盘上的文件

     • 注意：输出完成后需要使用fclose(文件指针)关闭文件。

string.h文件下的函数：

1. strlen( )函数

   • 格式：int len = strlen(字符数组名);
   • 作用：得到存储在字符数组中的字符串数据的长度

2. strcmp()函数

   • cmp —> compare 比较
   • 格式：int res = strcmp(字符数组1,字符数组2);
   • 作用：用来比较两个字符串的大小
   • 返回值：
   • 如果返回的是负数，说明字符串1比字符串2小
   • 如果返回的是证书，说明字符串1比字符串2大

   • 如果返回的是0，说明一样

     • 比较规则：比的是相同位置的字符的ASCII码的大小

3. strcpy( )函数

   • cpy —> copy 拷贝
   • 格式：strcpy(字符数组1,字符数组2);
   • 作用：用来将字符数组2的字符串拷贝到字符数组1中
   • 可能的问题：存储字符串1的字符数组长度不够，无法存储字符串2，这个时候会报错

4. strcat()函数

   • cat —> concat 连接
   • 格式：strcat(字符数组1,字符数组2);
   • 作用：把存储在字符数组2中的字符串数据连接到字符串1的后面
   • 可能的问题： 存储字符串1的数组剩余的长度不足以存储字符串2时，会报错

指针与字符串数据

可以使用字符指针来存储字符串数据

  char *name = “jack";

指针存储字符串与字符数组存储字符串的区别

  char name1[] = "jack";
  char *name2 = “jack”;

1. 当他们作为局部变量时：

   • name1字符数组是申请在栈区域，字符串的每一个字符存储在这个字符数组的每一个元素中
   • name2指针变量是申请在栈区域，字符串数据是以字符数组的形式存储在常量区中，name2指针变量中存储的是字符串在常量区中的地址

2. 当他们作为全局变量时：

   • name1字符数组是申请在常量区，字符串的每1个字符是存储在这个数组的每一个元素中
   • name2指针变量是申请在常量区，字符串数据也是以字符数组的形式存储在常量区中，name2指针变量中存储的是字符串在常量区中的地址

3. 区别：

   • 区别1:
   • 以字符数组存储时：无论如何都是1个字符数组，并且字符串的每一个字符存储在数组的元素中

   • 以字符指针存储时：无论如何首先都有1个指针变量，字符串数据是以字符数组的形式存储在常量区

     • 区别2：可变与不变性
   • 以字符数组存储的字符串，无论全局还是局部变量，都可以使用下标修改字符数组元素的值
   • 以字符指针的形式存储字符串数据，无论全局还是局部变量，都字符指针说指向的字符数组的值是不可修改的

字符串的恒定性

1. 大前提：以字符指针形式存储的字符串
2. 字符指针形式存储的字符串，其字符串数据必定是存储在常量区中，且不可更改
3. 当我们以字符指针的形式要将字符串数据存储到常量区的时候，并不是直接将字符串存储到常量区中，而是先检查常量区中是否已经存在相同内容的字符串，如果存在则直接将字符指针指向现有的字符串地址，如果不存在才会将这个字符串数据存储到常量区中。
4. 注意：当重新为字符指针初始化1个字符串时，并不是修改原有字符串，而是重新创建了一个字符串，并将指针指向新字符串，所以这种情况并不违背字符串的恒定性

以字符指针形式存储字符串的优势

1. 以字符数组存储的字符串数据，长度固定，一旦创建后最多就只能存储这么长的支付数据了；而以字符指针的形式存储的字符串长度不限
2. 修改显示的值，字符指针比字符数组更便捷

字符串数组

  char *names[] = {“jack”,”rose”};

使用指针数组存储字符串数组的优势

每1个字符串的长度没有限制，而二维数组存储字符串数组时，每1个字符串的长度不能超过二维数组的列数-1

字符串数组的排序

将字符串数组当中的字符串以字母的形式排序

1. 冒泡排序
2. 使用strcmp( )函数比较两个字符串的大小