【C语言基础学习笔记】五、操作符详解（2）（详细讲解+练习巩固+记忆总结）

本篇文章内容是操作符详解的下半部分全部内容，上半部分内容请参考【C语言基础学习笔记】五、操作符详解（1）（详细讲解+代码举例+练习巩固）
内容较多，干货满满，请放心食用~

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五、单目操作符

1.逻辑反操作 ( ! ) 0表示假 非0表示真 || !(非0) = 0 !(0) = 1（固定值）
2.负值( - )
3.正值 ( + ) 一般默认省略
4. 取地址 ( & ) 经常和 * 一起使用 scanf()输入的时候，需要用 & 将输入的值存到变量
5. 求长度（sizeof 单位：字节），可以求变量或者类型的长度（数组的长度为去掉数组名）
（例如 int arr[10], 数组arr的长度为 int[10], 可以使用sizeof(int[10])求长度。）
计算变量的时候可以省略括号() 例如：int a; sizeof a; 或者 sizeof(a);
计算类型的时候不可以省略括号() 例如：sizeof(int);
6.按位取反（~） 对一个数的二进制按位取反（计算机中操作的都是二进制补码）
7.减减（–） 前置–（先–后运算）、后置–（先运算后–）
8.加加（++） 前置++（先++后运算）、后置++（先运算后++）
9.间接访问操作符*（解引用操作符） int* p = &a; 为指针变量* p 指通过对指针p进行解引
用操作，找到p所指向的变量
10.(类型) 强制类型转换

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sizeof 详细讲解：
举例一：

#include
int main()
{
     
	int a = 1;
	char b = 'A';
	int arr[20] = {
      0 };
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof a);
	printf("%d\n", sizeof(int));

	printf("%d\n", sizeof(b));
	printf("%d\n", sizeof(char));

	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(int[20]));
	return 0;
}

举例二：

#include
int main()
{
     
	short i = 0;
	int j = 10;
	printf("%d\n", sizeof(i = j + 5));//sizeof计算所占空间的大小
	//不管这里的j是什么类型  j+5的结果都是放到变量 i当中  而i又是short类型
	//sizeof(i=j+5)等于 sizeof(i)等于sizeof(short)等于2
	printf("%d\n", i);
	//sizeof里面放的表达式并不会真实进行运算，只是一个摆设
	//也就是说 i=j+5 这一步操作并未真实执行，所以i还是原来的值：0
	return 0;
}

注意：sizeof括号中的表达式不参与实际运算！

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~ 按位取反详解：
按二进制补码取反
例如 0：00000000 00000000 00000000 00000000
~0：11111111 11111111 11111111 11111111 补码 等于 - 1

#include
int main()
{
     
	int a = 0;
	printf("%d\n", ~a);
	return 0;
}

举例1：

#include
int main()
{
     
	int i = 11;
	//00000000 00000000 00000000 00001011 让倒数第三位变成1，其余不变
	//00000000 00000000 00000000 00000100  按位或  就能得到
	//1 << 2 1左移2位得到 00000000 00000000 00000000 00000100

	//int j = i | 4;
	int j = i | (1 << 2);
	printf("%d\n", j);
	//将j变成原来的i  只需要按位与操作
	//00000000 00000000 00000000 00001111
	//11111111 11111111 11111111 11111011
	//00000000 00000000 00000000 00001011
//而  11111111 11111111 11111111 11111011 可以由按位取反得到
//    00000000 00000000 00000000 00000100  这个数又可以通过1左移2位得到
	j = j & (~(1 << 2));
	printf("%d\n", j);
	//int a = 0;
	//printf("%d\n", ~a);
	return 0;
}

注意：按位取反操作符~对符号位来说同样适用，也就是说~对补码的所有二进制位进行按位取反！

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减减-- 、 加加 ++ 详解：

#include
int main()
{
     
	int a = 10;
	//printf("%d\n", ++a);//前置++,先++，后打印
	//printf("%d\n", a++);//后置++,先打印，后++
	//printf("%d\n", --a);//前置--,先--，后打印
	printf("%d\n", a--);后置--,先打印，后--
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

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(类型)强制类型转换详解：

#include
int main()
{
     
	int a = (int)3.14;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

练习：

#include
void test1(int arr[])
{
     
	printf("%d\n", sizeof(arr));
}
void test2(char ch[])
{
     
	printf("%d\n", sizeof(ch));
}
int main()
{
     
	int arr[10] = {
      0 };
	char ch[10] = {
      0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(ch));
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;
}

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六、关系操作符

1.> 大于
2.>= 大于等于
3.< 小于
4.<= 小于等于
5.!= 用于测试“不相等”
6.== 用于测试“相等”
关系操作符要注意 == 判断相等 与 = （赋值）的区别，不要弄混淆，也不要粗心大意写错。

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七、逻辑操作符

1.&& 逻辑与 判断规则：两真则真，一假就假
2.|| 逻辑或 判断规则：一真则真，两假才假

详解：
位操作符中的 & 和 | 操作的是数的二进制补码 逻辑操作符中的 && 和 || 操作的是数本身 （数为0为假，数为非0为真）
使用逻辑操作符之后，若表达式整体判断为真，则值为1（1表示真，固定值） 若表达式整体判断为假，则值为0（0表示假，固定值）

举例一：

#include
	int main()
{
     
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ && ++b && d++;
	//a++ 先使用a的值0，再++, 判断a=0后，后面的 ++b && d++均不执行
	printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}

总结:
逻辑与操作&& ： 左边判断为假后，右边的表达式不再执行，直接停止，返回值0（假）
逻辑或操作 || 左边判断为真后，右边的表达式不再执行，直接停止，返回值1（真）

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八、条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3

解释：表达式1进行判断，若结果为真，则 exp1 ? exp2 : exp3 整体的结果为 表达式 exp2 的结果
若结果为假，则exp1 ? exp2 : exp3 整体的结果为 表达式 exp3 的结果
exp是expression的缩写，中文意思为“表达”

举例：

#include
int main()
{
     
	int a = 10;
	int b = 20;
	int max;
	//if (a > 5)
	//	b = 3;
	//else
	//	b = -3;
	//b = a > 5 ? 3 : -3;
	max = a > b ? a : b;
	printf("a = %d\nb = %d\nmax = %d\n", a, b, max);
	return 0;
}

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九、逗号表达式

exp1, exp2, exp3, …….expN

逗号表达式：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。

举例1：

#include
int main()
{
     
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

讲解：这里我们要输出c的值，那么c的值是什么呢？

int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);
这里初始化c的时候应用了逗号表达式，逗号表达式从左向右依次执行，整个表达式结果为最后一个表达式的结果，我们按照这个原则去推导，a > b 执行但是没有结果 a = b + 10 相当于a = 2 + 10 = 12, a执行但不产生结果，b = a + 1 = 12 + 1 = 13，整个表达式的值也等于b 即c = 13。

对于这个结果我们可以运行程序验证一下。

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拓展：那这里a, b的值分别为多少呢？

a = 12, b = 13 不再是原本的1和2，说明int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1); 中运算的结果有效接保留了下来。

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十、下标引用、函数调用和结构成员

1.下标引用操作符 [ ]
操作数： 一个数组名 + 一个索引值

#include
int main()
{
     
	int a[10] = {
      0 };//1.定义一个数组
	//2.如果我们想要访问第5个数组元素，并给其赋值
	a[4] = 10;//3.用数组变量名+[]+下标索引数字
	//4.[ ] 对应的两个操作数一个是变量名a  另外一个就是下标/索引值 4
	printf("%d\n", a[4]);
	return 0;
}

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2.函数调用操作符()
接收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。

#include
//2.这个地方的()不是函数调用操作符，是函数定义的语法规则
int get_max(int x, int y)
{
     
	return x > y ? x : y;
}
int main()
{
     
	int a = 10;
	int b = 20;
	//1.调用函数的时候使用的() 就是函数调用操作符
	int max = get_max(a, b);
	//3.这里的函数调用操作符()的操作数为 函数名get_max，函数参数a，函数参数b  总共三个操作数
	//4.对于函数调用操作符()而言，其操作数至少要有一个（函数名），可以有多个
	printf("max = %d\n", max);
	return 0;
}

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3.访问一个结构的成员 . ->
思考：如何创建结构体类型和结构体类型变量呢？

#include
//1.现实中为了描述复杂的对象，构建结构体类型
//2.比如学生，有姓名，年龄，学号等信息
//创建一个结构体类型
struct Stu  //3.struct Stu是一个结构体类型，表示学生类型
			//类型是用来创建变量的
{
     
	char name[20];//姓名
	int age;//年龄
	char id[20];//学号
};
int main()
{
     
	int a = 10;
	//使用struct Stu这个类型创建了一个学生对象s1，并初始化
	struct Stu s1 = {
      "张三",20,"20210403" };
	return 0;
}

结构体类型和结构体类型变量详解：

结构体类型和结构体类型变量的关系类似于图纸和房子的关系
在盖房子之前，需要有房屋盖建的设计图纸 。有了图纸，才能根据图纸盖出好房子。
在设计图纸环节，我们并不会真正去盖房子，所以就不会占用土地。
同样的道理，在创建结构体类型的时候，我们并不会真正去存储什么信息，只有在利用结构体类型创建变量的时候，才会去存储相应的信息，向内存申请存储空间。

创建好结构体变量后，我们想要打印相关的信息来看一下，这时候就会用到访问一个结构的成员.或 ->
1.结构体变量.成员名.操作符的操作数一个是结构体变量，另一个是成员名

2.将结构的地址取出来放入指针，通过指针进行访问

第2中方式有点太啰嗦了，先要对指针解引用，如何通过.操作符访问结构体变量的成员。
实际上通过指针访问的方式可以更加精简一些
3.结构体指针->成员名 通过指针的方式直接访问到变量的成员。

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完整代码：

#include
//1.现实中为了描述复杂的对象，构建结构体类型
//2.比如学生，有姓名，年龄，学号等信息
//创建一个结构体类型
struct Stu  //3.struct Stu是一个结构体类型，表示学生类型
			//类型是用来创建变量的
{
     
	char name[20];//姓名
	int age;//年龄
	char id[20];//学号
};
int main()
{
     
	int a = 10;
	//使用struct Stu这个类型创建了一个学生对象s1，并初始化
	struct Stu s1 = {
      "张三",20,"20210403" };
	struct Stu* ps = &s1;
	//结构体指针->成员名
	printf("%s\n", ps->name);
	printf("%d\n", ps->age);
	printf("%s\n", ps->id);

	//printf("%s\n", (*ps).name);
	//printf("%d\n", (*ps).age);
	//printf("%s\n", (*ps).id);

	//printf("%s\n", s1.name);
	//printf("%d\n", s1.age);
	//printf("%s\n", s1.id);
	//结构体变量.成员名  .操作符的操作数一个是结构体变量，另一个是成员名
	return 0;
}

---

表达式求值

表达式求值的顺序一部分是由操作符的优先级和结合性决定。
同样，有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换为其他类型。

隐式类型转换（悄悄的进行类型转换）

①C的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。
是不是看的不太懂？这里我们举例说明：

#include
int main()
{
     
	char a = 3;
	//00000000 00000000 00000000 00000011  整数3
	//00000011  ->a   a是char类型，只有一个字节，这时候就会发生截断
	//截断的规则：挑最小最低位的字节内容
	char b = 127;
	//00000000 00000000 00000000 01111111  整数127
	//01111111  ->b
	//a+b  a和b如何相加 按照变量数据类型的符号位来提升的
	//00000011 ->00000000 00000000 00000000 00000011
	//01111111 ->00000000 00000000 00000000 01111111
	//           00000000 00000000 00000000 10000010
	char c = a + b;//这时候a，b被提升为普通整型
	//10000010 ->c
	//后面我们要以%d的形式打印，需要进行整型提升：按照变量数据类型的符号位来提升的 
	//11111111 11111111 11111111 10000010  ---补码
	//11111111 11111111 11111111 10000001  ---反码
	//10000000 00000000 00000000 01111110  ---原码 -126
	printf("%d\n", c);
	printf("%c\n", c);
	return 0;
}

至于为什么% c打印出来的是 ? 需要我们后面进行思考。

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)的操作数的字节长度一般就是int的字节长度，同时也是CPU的通用寄存器的长度。
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长度。 通用CPU(general - purpose CPU)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，表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int，然后才能送入CPU去执行运算。

如何进行整型提升呢 ?
整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

//负数的整型提升
char c1 = -1;
变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位:1111111
因为char为有符号的char
所以整型提升的时候，高位补充符号位，即为1 提升之后的结果是 :
11111111111111111111111111111111
//正数的整型提升
char c2 = 1;
变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位:00000001
因为char 为有符号的char
所以整型提升的时候，高位补充符号位，即为0 提升之后的结果是 :
00000000000000000000000000000001
//无符号整型提升，高位补0

整型提升举例：

解析：
0xb6 b:10 / 1011 6 / 0110 b6 10110110 整型提升后 高位补符号位1 变成了
11111111 11111111 11111111 10110110
负数 0xb600 10110110 00000000
整型提升后 高位补符号位1
变成了 11111111 11111111 10110110 00000000 负数

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实例1中if语句里面进行了比较，比较也是一种运算，其中的a, b要进行整型提升, 但是c不需要整型提升a, b整型提升之后, 变成了负数, 所以表达式a == Oxb6, b == Oxb600的结果是假, 但是c不发生整型提升, 则表达式 c == Oxb6000000的结果是真, 所程序输出的结果是 : c

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解析：
实例2中的, c只要参与表达式运算, 就会发生整型提升
表达式 + c, 就会发生提升, 所以sizeof(+c)是4个字节.
表达式c，表达式(!c)中c实际参与了运算，会发生整型提升，在vs编译器中显示的这个结果实际上是有问题的，在Linux，gcc编译器下结果为4，实际结果也应该为4。

总结：什么时候会参与整型提升？
总要字节长度小于int，参与到实际运算后就会进行整型提升。

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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。
long doub1e
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int
如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名较低，那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算。（比如说int类型跟float类型参与运算，先要将int转换为float类型，然后float类型与float类型运算)
int a = 1;
float b = 2.0
b = a + b;
(会先将a转换为float类型 a = 1.00000）

警告 : 但是算术转换要合理，要不然会有一些潜在的问题。
例如：排名高的类型向低位转换的时候会出现精度丢失。
float f = 3.14;int num = f;//隐式转换，会有精度丢失

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③操作符的属性
复杂表达式的求值有三个影响的因素。
1.操作符的优先级
2.操作符的结合性
3.是否控制求值顺序。
两个相邻的操作符先执行哪个 ? 取决于他们的优先级。如果两者的优先级相同，取决于他们的结合性。

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C语言操作符优先级、结合性参考表：

常见问题解答：
1、如何记住运算符的15种优先级和结合性？
C语言中运算符种类比较繁多，优先级有15种，结合性有两种。
2、如何记忆两种结合性和15种优先级？下面讲述一种记忆方法。
结合性有两种，一种是自左至右，另一种是自右至左，大部分运算符的结合性是自左至右，只有单目运算符、三目运算符的赋值运算符的结合性自右至左。
优先级有15种。

记忆方法：

记住一个最高的：构造类型的元素或成员以及小括号。
记住一个最低的：逗号运算符。
剩余的是一、二、三、赋值。
意思是单目、双目、三目和赋值运算符。
在诸多运算符中，又分为：
算术、关系、逻辑。
两种位操作运算符中，移位运算符在算术运算符后边，逻辑位运算符在逻辑运算符的前面。再细分如下：
算术运算符分 * ， / ， % 高于 + ， - 。
关系运算符中，〉，〉 = ， < ， <= 高于 == ，！ = 。
逻辑运算符中，除了逻辑求反（！）是单目外，逻辑与（ && ）高于逻辑或（ || ）。
逻辑位运算符中，除了逻辑按位求反（~）外，按位与（&)高于按位半加（^)，高于按位或（ | ）。
这样就将15种优先级都记住了，再将记忆方法总结如下：
去掉一个最高的，去掉一个最低的，剩下的是一、二、三、赋值。双目运算符中，顺序为算术、关系和逻辑，移位和逻辑位插入其中。

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问题表达式

下面我们来看一些问题表达式：

//表达式的求值部分由操作符的优先级决定。
//表达式1

a * b + c * d + e * f;

注释∶代码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︰
a * bc * d
a * b + c * de * f
a * b + c * d + e * f
或者 :
a * bc * de * f
a * b + c * d
a * b + c * d + e * f

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//表达式2

c + --c;

注释︰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。

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//代码3
//非法表达式

#include
int main()
	{
     
	int i = 10;
	i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i; printf("i = %d\n"，i);
	return 0;
	}

表达式3在不同编译器中测试结果不同，例如：

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//代码4

#include
int fun()
{
     
   static int count = 1;
   return ++count;
}
int main()
 {
     
   int answer;
   answer = fun(-fun() * fun());
   printf("%d\n",answer);//输出多少?
   return 0;
  }

这个代码有没有实际的问题 ?
有问题!
虽然在大多数的编译器上求得结果都是相同的。
但是上述代码answer = fun() - fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知︰先算乘法，再算减法。函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。

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//代码5

#include 
int main()
 {
     
     int i = 1;
     int ret = (++i) +(++i) +(++i);
     printf("%d\n", ret);
     printf("%d\n",i);
     return 0;
 }

尝试在Linux环境gcc编译器，vS2019环境下都执行，看结果。
Linux运行结果：10 4
VS2019运行结果：12 4

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∶我们写出的表达式如果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问题的。