C语言：混合运算与类型转换详解
内容提要
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运算符
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算术运算符
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赋值运算符
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关系运算符
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逻辑运算符
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逗号运算符
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位运算
运算符
各类数值型数据间的混合运算
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整型、浮点型、字符型数据可以进行混合运算，如：
10 - 'a' * 1.5
= 10 - 97 * 1.5 //保证参与运算符的都是数字
= 10.0 - 97.0 * 1.5//不同类型数据参与运算时，编译器会自动转换位同一类型后运算（隐式类型转换）（例：如果过程有浮点型数据，系统会自动全部转换称浮点型类型。类型提升：系统在内存中临时创建了一个内存空间）
解释：整型、浮点型、字符型能够进行混合运算，核心原因是它们都属于数值型数据——字符本质是特殊的数值型（参与数值计算时使用ASCII码，取值范围时0~127）
运算规则：若参与运算的两个数类型不同，会先将类型转换为一致后在运算。转换分为隐式转换和显示转换。
隐式转换又被称为自动类型转换由编译系统自动控制，规则时将低等级类型提升为高等级类型。
语法：
高等级类型 变量名 = 低等级类型变量
关键注意事项：
混合类型中的类型转换仅在运算过程中临时生效，不会改变原变量的类型和内存的存储形式（==所谓类型提升就是运行时系统在内存中临时创建了一个内存空间【temp】，将原本的数据产生一份副本，由副本数据参与计算，计算完毕后副本销毁，原数据不受影响==）。
举例：
int a = 10; //a的类型始终时int(数据类型一旦创建，不会发生改变)
double c = a = 22.5; //运算时a临时转换为double，等价于10.0 + 22.5，其实是a的double类型的副本参与计算
a = 21;(变量一旦申请，内存大小不会发生改变)
float c2 = a + 22.5f;//运算时a临时转换为float，等价于21.0f + 22.5f，其实是a的float类型的副本参与计算
a = 10；//a保持int类型不变
显示转换又被称作强制类型转换，由程序员手动指定转换类型。
语法：
(type)(表达式)
语法说明：
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（double）a：将变量a强制转换为double类型。
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（int）（x+y）：将表达式x+y的结构转换为int类型（括号必须包含整个表达式，否则仅转换x）
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(int) x+y:仅将变量x转换为int类型在与y进行计算（括号仅作用于x）
举例：
double a = 2, b = 3; //a，b均为double
double c = (int)a + b;//第一步：显示将a转换为int（值为2）；第二步混合运算时int自动转换为double，最终等价于2.0 + 3.0
double num1 = 12.55; //num1为double类型
int num2 = (int)num1; //显示转换num1为int类型，浮点型转整型，会舍弃小数部分 printf("%d ",num2);
num1 = 15; //num1类型仍为double（值为15.0，平时用一位小数表示即可）
关键注意事项：
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强制类型转换仅在运算过程中临时改变值的类型，不会修改原变量的类型和内存存储形式；
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浮点型转整型时需直接舍弃小数部分，不进行四舍五入；
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转换后的类型需与接受变量的类型匹配，避免数据溢出或精度丢失。
案例：强制类型转换实践
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需求：验证强制类型转换对原变量类型的影响
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代码：
#include
int main(int argc,char *argv[])
{
float x; int i; x = 3.6f; // float类型变量赋值时，同类型常量添加f/F后缀
i = (int)x;// 运行时强制将x转换为int，此时参与运算的实际上是x的副本
// 输出结果：x=3.600000,i=3，%f默认输出6位小数
printf("x=%f, i=%d ", x, i); return 0;
}
说明：变量x的类型始终为float，强制类型转换仅影响赋值给i的值，不改变x本身的类型和值，因为参与运算的是副本。
C运算符和C表达式
C运算符（完整列表）
| 序号 | 名称 | 符号 | 序号 | 名称 | 符号 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 算术运算符 | +、-、*、/、%、++、-- | 8 | 指针运算符 | *、& |
| 2 | 关系运算符 | >、<、>=、<=、==、!= | 9 | 字节数运算符 | sizeof |
| 3 | 逻辑运算符 | &&、||、! | 10 | 下标运算符 | [] |
| 4 | 位运算符 | <<、>>、~、|、^、& | 11 | 强制类型转换运算符 | (type) |
| 5 | 赋值运算符 | =、+=、-=、*=、/=、%= | 12 | 分量运算符 | .、-> |
| 6 | 条件运算符 | ?: | 13 | 函数调用运算符 | () |
| 7 | 逗号运算符 | , |
C表达式
定义：由运算数（常量、变量、表达式）和运算符按C语法规则链接而成的式子（表达式 = 运算数 + 运算符）
| 序号 | 名称 | 举例 | 结果类型与说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | 算数表达式 | 2+6.7*3.5 | 数值类型（int或double等，取决于运算数类型） |
| 2 | 关系表达式 | x>0,y | 布尔类型（c语言用0表示假，非0表示真） |
| 3 | 逻辑表达式 | x > 0 && y > 0 | 布尔类型 |
| 4 | 赋值表达式 | a = 5.6,sum += i；a = b = c = d = 5; | 左侧变量的类型，运算顺序自右向左（将右边的值赋到左边） |
| 5 | 逗号表达式 | x = 3,y +=4, z -= 8 | ==类型是最后一个表达式的类型，结果是最后一个表达式的值== |
C语言运算符优先级与结合性
c语言通过优先级和结合性规定表达式的求值顺序：优先级高度的先执行；优先级相同时，按结合性顺序执行
简化优先级表（由高到低）：
| 优先级 | 运算符类别 | 运算符示例 | 结合性 |
|---|---|---|---|
| 1 | 括号、下标、成员访问 | ()、[]、.、-> | 从左向右 |
| 2 | 后缀自增 / 自减 | a++、a– | 从左向右 |
| 3 | 前缀自增 / 自减、逻辑非等 | ++a、–a、!、sizeof、&、-（负号） | 从右向左 |
| 4 | 强制类型转换 | (type) | 从右向左 |
| 5 | 算术乘除、取余 | *、/、% | 从左向右 |
| 6 | 算术加减 | +、- | 从左向右 |
| 7 | 位左移 / 右移 | <<、>> | 从左向右 |
| 8 | 关系运算符（比较大小） | >、<、>=、<= | 从左向右 |
| 9 | 关系运算符（相等判断） | ==、!= | 从左向右 |
| 10 | 位与 | & | 从左向右 |
| 11 | 位异或 | ^ | 从左向右 |
| 12 | 位或 | | | 从左向右 |
| 13 | 逻辑与 | && | 从左向右 |
| 14 | 逻辑或 | || | 从左向右 |
| 15 | 条件运算符 | ?: | 从右向左 |
| 16 | 赋值运算符（含复合赋值） | =、+=、-=、*=、/= 等 | 从右向左 |
| 17 | 逗号运算符 | , | 从左向右 |
算术运算符
| 运算符 | 功能 | 类型 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| + | 加法/正值 | 双目/单目 | 双目表示运算如：a+b/单目时表示+5 |
| - | 双法/负值 | 双目/单目 | 双目表示运算如：a-b/单目时表示：-5 |
| * | 乘法 | 双目 | |
| / | 除法 | 双目 | 除数不为0，整型相除结果为整型，如1/2=0（float变int小数部分省略） |
| % | 取余（模运算） | 双目 | 仅适用于整型：姐u哦符号与被除数一致 |
| ++ | 自增 | 单目 | 使变量值增1 |
| – | 自检 | 单目 | 使变量值减1 |
自增、自减运算符（++、–）
作用：使变量值增1或者减1，适用于算数类型（整型、字符型、浮点型等）的可修改左值，实践中常用整型的字符型变量。
核心区别：运算符位置决定变量值的更新时机。
++i/–i（前缀自增/自减）
运算规则：先更新变量值，后使用变量（==先计算，后使用==，自己计算，别人使用）
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变量值自增1（i=i+1）或自减1（i=i-1）
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使用更新后的变量值参与计算、赋值、比较等操作。
举例
int i = 1; //将常量1赋值给变量i
int x =++i;//等价于 i = i + 1 (i=2), x = i (x=2)
printf("i=%d,x=%d ",i, x);i = 2,x = 2
printf("i=%d,x=%d ", ++i, x);// i=3,x=2，i = i + 1 = 2 + 1 = 3, ++i 可以理解，int temp = ++i int a = 1;
printf("a=% ",++a,a);//a = 2
i++/i–（后缀自增/自减）
运算规则：先使用变量后更新变量（==先使用，后计算==）
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步骤1：使用变量当前值参与赋值、计算、比较的等操作。
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步骤2：变量值自增1（i=i+1）或自减（i=i-1）
举例：
int i = 1; // 变量i int x = i++;// 等价于 x = i (x=1)，
i = i + 1 (i=2) printf("i=%d,x=%d ", i, x); // i=2,x=1
printf("i=%d,x=%d ", i++, x);// i=2,x=1, ++i 可以理解，
int temp = i++(先用旧值输出再变成新的)
int a = 1; printf("a=%d ", a++); // a=1
// 以上两行代码等价于
// int a = 1
// int temp = a++;
// printf("a=%d ", temp);
// a=1
总结与注意事项：
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无论前缀还是后缀，变量本身的最终值都会增1或者减1，差异仅在于参与其他运算时使用的是更新前还是更新后的值。
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==进制用于常量或者表达式：如–5（常量）、（i+j）++（表达式）、MAX_VAL++（宏定义）等都是错的==
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避免复杂嵌套：如i++ + ++i - –i + i–属于未定义行为（UB），不同编译器可能给出不同结果，正式开发中严禁使用。
赋值运算符
基本赋值运算符（=）
作用：将右侧运算数（常量、变量、表达式）的值存入左侧变量的内存单元。
语法：变量 = 表达式
举例：
int a = 5; //将常量5赋值给a（初始化）
int b = a; //将变量a赋值给变量b
int c = a + b;//将表达式a+b的值赋值给变量c
a = a + 1; //将表达式a+1的值赋值给变量a（a的值增1），可以写作a++，++a
核心规则：
核心规则：
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运算顺序：==自右向左==（先计算右侧表达式，再赋值给左侧变量）
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左侧必须是可修改的变量（左值），不能是常量或表达式，如5 = a、a + b = 3均非法
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==赋值表达式的值等于左侧变量的最终值==，如b = a = 5中，a = 5的值为5，再赋值给b，最终b = 5.
类型转换规则（赋值时）
若赋值运算符两侧类型不一致，会自动进行类型转换，转换规则如下：
| 源类型 | 目标类型 | 转换规则 | 举例 |
|---|---|---|---|
| 浮点型（double、float） | 整型（short、int、long） | 舍弃小数部分，仅保留整数部分 | int a = 5.9→ a 5 |
| 整型（short、int、long） | 浮点型（double、float） | 数值不变，以目标浮点型格式存储 | double b = 5 → b = 5.000000 |
| 字符型（char） | 整型（short、int、long） | 字符的ASCII码存入整型低8位，高位补0 | int c = ‘a’ → c = 65 |
| 长整型 | 短整型 | 截取低字节数据，可能导致数据溢出 | short d = 32768（int）→ 溢出 |
复合赋值运算符
是基本赋值运算符与算数运算符/位运算符的结合，主要是为了简化代码的书写。
语法：
变量 运算符 = 表达式；//等价于 变量 = 变量运算符（表达式）
注意：复合赋值运算符优先级低，右侧表达式会优先计算。
常见复合赋值运算符：
| 运算符 | 等价形式 | 举例 | 结果 |
|---|---|---|---|
| += | a = a + b | int a=1; a+=3; | a=4（1+3） |
| -= | a = a - b | int a=5; a-=2; | a=3（5-2） |
| *= | a = a * b | int a=3; a*=4; | a=12（3*4） |
| /= | a = a / b | int a=8; a/=2; | a=4（8/2） |
| %= | a = a % b | int a=7; a%=3; | a=1（7%3） |
| &= | a = a & b | int a=5; a&=6; | a=4（5&6） |
| |= | a = a | b | int a=5; a|=6; | a=7（5|6） |
| ^= | a = a ^ b | int a=5; a^=6; | a=3（5^6） |
| <<= | a = a << b | int a=2; a<<=1; | a=4（2<） |
| >>= | a = a >> b | int a=4; a>>=1; | a=2（4>>1） |
注意事项：
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复合赋值运算符的优先级与基本赋值运算符相同（仅高于逗号运算符）；
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避免混淆=（赋值）和==（相等判断）：a=5表示将 5 赋值给 a，a==5表示判断 a 是否等于 5；
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表达式两侧若有复杂运算，需加括号明确优先级（如a += (b*c)，而非a += b*c，虽结果一致但可读性更佳）。
关系运算符
作用：比较2个运算数的大小或相等关系，结果为布尔类型（C语言用0表示假，非0【除0外其他数】表示真，常用1表示真）。
常用关系运算符（均为双目【2个运算数】运算符）：
| 运算符 | 功能 | 举例 | 结果（假设a = 5，b = 4） |
|---|---|---|---|
| > | 大于 | a > b | 1(true-真) |
| < | 小于 | a < b | 0(false-假) |
| >= | 大于等于 | a>=5 | 1(true-真) |
| <= | 小于等于 | b<=3 | 0(false-假) |
| == | 等于 | a==5 | 1(true-真) |
| ！= | 不等于 | a!=b | 1(true-真) |
注意：C标准给我们返回的真值为1，但使用时可以用任意非0作为真值。
运算数支持类型：
变量、常量（字面量（3、3.14）、符号常量（宏定义）、const修饰变量）、表达式，如：
a > b; //变量 vs 变量
5 > 6; //常量 vs 常量
(a + b)>(c * 2) //表达式 vs 表达式
//笼统讲，变量常量都可以看成表达式
关键注意事项：
1.避免链式比较：==C语言不推荐0 <= score <=100这类链式写法，逻辑上会报错。==
错误原因：编译器按左结合性依次计算，如0 <= score <=100，等价于（0 <= score ）<=100，结果用于为真，无论score是否再0~100范围内。
2. 浮点型相等比较需要用插值法：由于浮点型存储精度限制（如1.1无法精确存储），直接用==判断相等会导致逻辑错误。
错误示例：
float a = 1.1f + 1.2f; // 2.300000
float b = 2.3f;
printf("a=%.20f,b=%.20f,%d ",a,b,a==b);// a=2.30000019073486328125,b=2.29999995231628417969,0
正确写法：判断两数差值的绝对值是否小于极小值（如1e-6，即0.000001），需引入math.h头文件使用fabs函数（取绝对值）
#include
// C语言数学库 #define EPS 1e-6 // 定义误差允许范围
if (fabs(a - b) < EPS) // 为什么要用绝对值函数，要求两个数相减的差值为正值 4 - 5 = |-1| = 1 5 - 4 = |1| = 1
{
// 两数相等 double a = 56, b = 99; if (fabs(a - b) < 100)
}
浮点型比较：
| 操作类型 | 正确方式 | 错位方式 |
|---|---|---|
| 浮点数相等比较 | fabs(a - b) < EPS（EPS=1e-6） | a == b |
| 浮点数大小比较 | 直接使用>、<、>=、<= | - |
| 浮点数零值比较 | fabs(a) < EPS | a == 0.0 |
逻辑运算符
作用：对布尔类型的运算数进行逻辑运算，结果仍然为布尔类型（0为假，非0为真）
常用逻辑运算符：
| 运算符 | 名称 | 类型 | 运算规则 | 短路效果 |
|---|---|---|---|---|
| ！ | 逻辑非 | 单目 | 真变假，假变真 | 无（仅一个运算数） |
| && | 逻辑与 | 双目 | 全真则真，有假则假 | 左侧为假时右侧不执行，结果为假 |
| || | 逻辑或 | 双目 | 有真为真，全假为假 | 左侧为真时右侧不执行，结果为真 |
逻辑非！
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仅作用于右侧运算数，优先级较高（高于与/或）
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仅同一运算数去非奇数次，结果与原值相反；取非偶数次，结果与原值相同。
逻辑与&&
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运算顺序：自左向右
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短路效果：左侧运算数（表达式）为假，则右侧运算数不在执行（因最终结果必为假，无需计算右侧）。
逻辑或||
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运算顺序：自左向右
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短路效果：左侧运算数（表达式）为真，则右侧运算数不在执行（因最终结果必为真，无需计算右侧）。
短路效果的应用场景：
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避免非法操作：如ptr != NULL && *ptr == 5（先判断指针非空，再访问指针指向的值，避免空指针异常）；
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优化性能：无需计算所有运算数即可确定结果时，短路效果可减少运算次数。
逗号运算符
作用：将多个表达式串联成1个表达式（又称作顺序求值运算符），按从左到右的顺序执行每个表达式。
语法：表达式1，表达式2，…表达式n
核心规则：
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求值顺序：从左往右依次计算每个表达式的值
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最终结果：==整个逗号表达式的值等于最后一个表达式的值。==
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优先级：是所有运算符中，优先级最低的。需要注意括号的使用。
关键注意事项：
区分逗号表达式与逗号分隔符：变量声明（如int a=0, b=0）、函数参数（如printf("%d,%d", a, b)）中的逗号是分隔符，而非逗号表达式；
括号的重要性：若省略括号，逗号运算符的低优先级会导致逻辑错误。
例如int result = a=3, b=5, a+b等价于(int result = a=3), b=5, a+b，result 的值为 3（而非 8）。如果表达式int result = (a=3, b=5, a+b)，此时result的值为8。
位运算
作用：直接对数据的二进制位（bit）进行运算，常用于嵌入式开发、底层编程、数据加密等场景。
前提：参与位运算的操作数需先转换为二进制（signed类型按补码存储，unsigned类型按照原码存储）。
按位取反（~）
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类型：单目运算符
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规则：对数据的每一个二进制位取反（0→1，1→0）
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注意：整数在内存中以补码形式存储，取反需要结合补码规则转换为十进制（如：~5 = -6）
演示：以8位二进制为例
| 十进制 | 二进制原码 | 按位取反 | 十进制结果 |
|---|---|---|---|
| 5 | 0000 0101 | 1111 1010 | -6 |
（按位取反后按补码转换为原码输出。）
按位与（&）
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类型：双目运算符
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规则：对应二进制位均为1时，结果为1；否则为0（有0则0），按补码计算后转为原码。
演示：以8位二进制数为例
| 十进制 | 二进制补码 | 运算 | 十进制 | 二进制补码 | 结果（二进制） | 结果（十进制） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 0000 0101 | & | 6 | 0000 0110 | 0000 0100 | 4 |
常用场景：
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按位清零：将特定位设为0（如：num & 0xFFFFFFF将num的最低位设置为0，后续展开讲解）
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提取特定位：获取数据的某几段（如：num & 0x0F提取num的低4位）
按位或（|）
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类型：双目运算符
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规则：对应二进制位有1个为1时，结果为1；否则为0（有1则1）。
演示：以8位二进制数为例
| 十进制 | 二进制补码 | 运算 | 十进制 | 二进制补码 | 结果（二进制） | 结果（十进制） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 0000 0101 | | | 6 | 0000 0110 | 0000 0111 | 7 |
常用场景：
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按位置1：将特定位设为1（如：num | 0x01将num的最低为设为1）
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合并数据：将两个数据的不同位合并为一个数据。
按位异或（^）
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类型：双目运算符
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规则：对应二进制位相同则为0，不同则为1（相同为0，不同为1）
演示：以8位二进制数为例
| 十进制 | 二进制补码 | 运算 | 十进制 | 二进制补码 | 结果（二进制） | 结果（十进制） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 0000 0101 | ^ | 6 | 0000 0110 | 0000 0011 | 3 |
常用场景：
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数据交换：无需临时变量交换整数（a = a ^ b;b = a ^ b;a = a ^ b）
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按位反正：将特定位翻转（0 → 1，1 → 0）
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加密解密：与同一个密钥疑惑2次可以还原数据。
按位左移（<<）
说明：将原操作数的所有二进制位整体向左移动指定的位数。移位规则为”高舍低补“（高位溢出的二进制位直接丢弃，低位补0，不用纠结符号位）.该规则与存储模式（大/小端）无关，仅取决于移位操作本身。
无符号左移
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语法：
操作数 << 移动位数
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核心公式：无溢出时结果等价于操作数移动位数操作数∗2移动位数（溢出后公式失效）
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举例：
unsigned char a = 3 << 3;//结果为24（3*2^3=24）
unsigned char a = 5 << 4;//结果为80（5*2^4=80）
有符号左移
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语法：同上
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核心公式：同上
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举例：
char a = -3 << 3;//结果为-24（-3*2^3=-24）
int b = 240 << 2;//结果为960（240*2^2=960）
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注意：
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有符号数的移位基于补码进行（运算过程：原→反→补→移位→反码→原码→结果）
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若移位后符号位被覆盖（如正数左移溢出变为负数），公式不在适用，结果由补码规则决定。
按位右移（>>）
说明：将原操作数的所有二进制位整体向右移动指定的位数。移位规则位“高补低舍”（低位溢出的二进制位直接丢失，高位由操作数类型决定补值）
| 操作数 | 高位补值规则 | 移位类型 |
|---|---|---|
| 无符号数 | 补0 | 逻辑右移 |
| 有符号数 | 补符号位（1补1，0补0） | 算数右移 |
注意：大部分编译器（如GCC，Clang，MSVC）对有符号数均采用算数右移，仅极少数特殊平台例外。
语法:
操作数 >> 移动位数
核心公式：结果等价于操作数移动位数操作数/2移动位数（向下取整）
无符号右移
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举例：
unsigned char a = 3 >> 3;//结果为0（3 / 2^3 = 0.375）向下取整为0
有符号右移
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举例：
char a = -3 >> 3;//结果为-1（-3 / 2^3 = -0.375）向下取整为-1
移位运算完整流程：
原数据→二进制原码→二进制反码→二进制补码→执行移位操作→二进制反码（移位后补码逆运算）→二进制原码→目标进制结果
