对C语言操作符的再认识
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系列专栏：初阶C语言
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目录
1. 操作符分类：
2. 算术操作符
3. 移位操作符
3.1 左移操作符
3.2 右移操作符
4. 位操作符
4.1 按位与运算符（&）
4.2 按位或运算符（|）
4.3 异或运算符符（^）
5. 赋值操作符
6. 单目操作符
6.1 单目操作符介绍
6.2 sizeof 和 数组
7. 关系操作符
8. 逻辑操作符
9. 条件操作符
10. 逗号表达式
11. 下标引用、函数调用和结构成员
12. 表达式求值
12.1 隐式类型转换
12.2 算术转换
12.3 操作符的属性
1. 操作符分类：
算术操作符
移位操作符
位操作符
赋值操作符
单目操作符
关系操作符
逻辑操作符
条件操作符
逗号表达式
下标引用、函数调用和结构成员
2. 算术操作符
+ - * / %1. 除了 % 操作符之外，其他的几个操作符可以作用于整数和浮点数。
2. 对于 / 操作符如果两个操作数都为整数，执行整数除法。而只要有浮点数执行的就是浮点数除法。
3. % 操作符的两个操作数必须为整数。返回的是整除之后的余数。
3. 移位操作符
<< 左移操作符
>> 右移操作符
注：移位操作符的操作数只能是整数。3.1 左移操作符
移位规则：
左边抛弃、右边补0
3.2 右移操作符
移位规则：
首先右移运算分两种：
1. 逻辑移位
左边用0填充，右边丢弃
2. 算术移位
左边用原该值的符号位填充，右边丢弃
警告⚠：
对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。
例如：
int num = 10;
num>>-1;//error
4. 位操作符
先来说明一下：在计算机中存储的信息均是以二进制形式保存的。且数字是以补码形式保存的，正数的补码和原码同，负数的补码为原码取反后加1。
位操作符有：
& //按位与
| //按位或
^ //按位异或
注：他们的操作数必须是整数。4.1 按位与运算符（&）
参加运算的两个数据，按二进制位进行“与”运算。运算规则：0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;
即：两位同时为“1”，结果才为“1”，否则为0 （和逻辑运算符 && 与类似的功能）
例如：3&5 即 0000 0011 & 0000 0101 = 0000 0001 因此，3&5的值得1。
负数按补码形式参加按位与运算。（正数其实也是按补码进行计算，计算机中都是按补码进行计算，只不过正数的原码反码补码相同）
4.2 按位或运算符（|）
参加运算的两个对象，按二进制位进行“或”运算。运算规则：0|0=0； 0|1=1； 1|0=1； 1|1=1；
即 ：参加运算的两个对象只要有一个为1，其值为1。 （可对等逻辑预算符 || 有一个为true则为true）
例如:3|5 即 0000 0011 | 0000 0101 = 0000 0111 因此，3|5的值得7。
另，负数按补码形式参加按位或运算。
4.3 异或运算符符（^）
参加运算的两个数据，按二进制位进行“异或”运算。
运算规则：0^0=0； 0^1=1； 1^0=1； 1^1=0；
即：参加运算的两个对象，如果两个相应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为0。
练习一下：
#include
int main()
{
int num1 = 1;
int num2 = 2;
num1 & num2;
num1 | num2;
num1 ^ num2;
return 0;
} 一道变态的面试题：
不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换
#include
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
a = a^b;
b = a^b;
a = a^b;
printf("a = %d b = %d\n", a, b);
return 0;
} 练习：
编写代码实现：求一个整数存储在内存中的二进制中1的个数。
//方法1
#include
int main()
{
int num = 10;
int count = 0;//计数
while (num)
{
if (num % 2 == 1)
count++;
num = num / 2;
}
printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);
return 0;
}
//思考这样的实现方式有没有问题？
//方法2：
#include
int main()
{
int num = -1;
int i = 0;
int count = 0;//计数
for (i = 0; i < 32; i++)
{
if (num & (1 << i))
count++;
}
printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);
return 0;
}
//思考还能不能更加优化，这里必须循环32次的。
//方法3：
#include
int main()
{
int num = -1;
int i = 0;
int count = 0;//计数
while (num)
{
count++;
num = num & (num - 1);
}
printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);
return 0;
}
//这种方式是不是很好？达到了优化的效果，但是难以想到
5. 赋值操作符
赋值操作符是一个很棒的操作符，他可以让你得到一个你之前不满意的值。也就是你可以给自己重新赋值。
int weight = 120;//体重
weight = 89;//不满意就赋值
double salary = 10000.0;
salary = 20000.0;//使用赋值操作符赋值。
赋值操作符可以连续使用，比如：
int a = 10;
int x = 0;
int y = 20;
a = x = y+1;//连续赋值
这样的代码感觉怎么样？
那同样的语义，你看看：
x = y+1;
a = x;
这样的写法是不是更加清晰爽朗而且易于调试。复合赋值符
+=
-=
*=
/=
%=
>>=
<<=
&=
|=
^=这些运算符都可以写成复合的效果。
比如：
int x = 10;
x = x+10;
x += 10;//复合赋值
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁
6. 单目操作符
6.1 单目操作符介绍
! 逻辑反操作
- 负值
+ 正值
& 取地址
sizeof 操作数的类型长度（以字节为单位）
~ 对一个数的二进制按位取反
-- 前置、后置--
++ 前置、后置++
* 间接访问操作符(解引用操作符)
(类型) 强制类型转换演示代码：
#include
int main()
{
int a = -10;
int* p = NULL;
printf("%d\n", !2);
printf("%d\n", !0);
a = -a;
p = &a;
printf("%d\n", sizeof(a));
printf("%d\n", sizeof(int));
printf("%d\n", sizeof a);//这样写行不行？
printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行？
return 0;
} 
关于sizeof其实我们之前已经见过了，可以求变量（类型）所占空间的大小，，所以报错的地方的int加一个()就可以了。
6.2 sizeof 和 数组
#include
void test1(int arr[])
{
printf("%d\n", sizeof(arr));//(2)
}
void test2(char ch[])
{
printf("%d\n", sizeof(ch));//(4)
}
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
char ch[10] = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(arr));//(1)
printf("%d\n", sizeof(ch));//(3)
test1(arr);
test2(ch);
return 0;
} 问：
（1）、（2）两个地方分别输出多少？
（3）、（4）两个地方分别输出多少？
++和--运算符
//++和--运算符
//前置++和--
#include
int main()
{
int a = 10;
int x = ++a;
//先对a进行自增，然后对使用a，也就是表达式的值是a自增之后的值。x为11。
int y = --a;
//先对a进行自减，然后对使用a，也就是表达式的值是a自减之后的值。y为10;
return 0;
}
//后置++和--
#include
int main()
{
int a = 10;
int x = a++;
//先对a先使用，再增加，这样x的值是10；之后a变成11；
int y = a--;
//先对a先使用，再自减，这样y的值是11；之后a变成10；
return 0;
}
7. 关系操作符
关系操作符：
>
>=
<
<=
!= 用于测试“不相等”
== 用于测试“相等”这些关系运算符比较简单，没什么可讲的，但是我们要注意一些运算符使用时候的陷阱。
警告：
在编程的过程中== 和=不小心写错，导致的错误。
8. 逻辑操作符
逻辑操作符有哪些：
&& 逻辑与
|| 逻辑或区分逻辑与和按位与
区分逻辑或和按位或
1&2----->0
1&&2---->1
1|2----->3
1||2---->1360笔试题
#include
int main()
{
int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
i = a++ && ++b && d++;
//i = a++||++b||d++;
printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
return 0;
}
//程序输出的结果是什么？ 
9. 条件操作符
exp1 ? exp2 : exp3练习：
1.
if (a > 5)
b = 3;
else
b = -3;
转换成条件表达式，是什么样？
2.使用条件表达式实现找两个数中较大值
10. 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。
//程序输出的结果是什么？
//代码1
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式
c是多少？
//代码2
if (a = b + 1, c = a / 2, d > 0)
//代码3
a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{//业务处理
a = get_val();
count_val(a);
}
//如果使用逗号表达式，改写：
while (a = get_val(), count_val(a), a > 0)
{
//业务处理
}
11. 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
int arr[10];//创建数组
arr[9] = 10;//实用下标引用操作符。
[ ]的两个操作数是arr和92. ( ) 函数调用操作符
接受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
void test1()
{
printf("hehe\n");
}
void test2(const char *str)
{
printf("%s\n", str);
}
int main()
{
test1(); //实用（）作为函数调用操作符。
test2("hello bit.");//实用（）作为函数调用操作符。
return 0;
} 3. 访问一个结构的成员
. 结构体.成员名
-> 结构体指针->成员名#include
struct Stu
{
char name[10];
int age;
char sex[5];
double score;
};
void set_age1(struct Stu stu)
{
stu.age = 18;
}
void set_age2(struct Stu* pStu)
{
pStu->age = 18;//结构成员访问
}
int main()
{
struct Stu stu;
struct Stu* pStu = &stu;//结构成员访问
stu.age = 20;//结构成员访问
set_age1(stu);
pStu->age = 20;//结构成员访问
set_age2(pStu);
return 0;
}
12. 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。
12.1 隐式类型转换
C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。
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。
//实例1
char a,b,c;
...
a = b + c;b和c的值被提升为普通整型，然后再执行加法运算
法运算完成之后，结果将被截断，然后再存储于a中。
如何进行整体提升呢？
整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
//负数的整形提升
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
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为1
提升之后的结果是：
11111111111111111111111111111111
//正数的整形提升
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
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为0
提升之后的结果是：
00000000000000000000000000000001
//无符号整形提升，高位补0整形提升的例子:
//实例1
int main()
{
char a = 0xb6;
short b = 0xb600;
int c = 0xb6000000;
if(a==0xb6)
printf("a");
if(b==0xb600)
printf("b");
if(c==0xb6000000)
printf("c");
return 0;
}实例1中的a,b要进行整形提升,但是c不需要整形提升
a,b整形提升之后,变成了负数,所以表达式 a==0xb6 , b==0xb600 的结果是假,但是c不发生整形提升,则表达式 c==0xb6000000 的结果是真.
所程序输出的结果是:c
//实例2
int main()
{
char c = 1;
printf("%u\n", sizeof(c));
printf("%u\n", sizeof(+c));
printf("%u\n", sizeof(-c));
return 0;
}实例2中的,c只要参与表达式运算,就会发生整形提升,表达式 +c ,就会发生提升,所以 sizeof(+c) 是4个字
节.
表达式 -c 也会发生整形提升,所以 sizeof(-c) 是4个字节,但是 sizeof(c) ,就是1个字节
12.2 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 double
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。
警告：
但是算术转换要合理，要不然会有一些潜在的问题。
float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换，会有精度丢失12.3 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。
操作符优先级
| 操作 符 |
描述 | 用法示例 | 结果类 型 | 结合 性 | 是否控制求值 顺序 |
| （） | 聚组 | （表达式） | 与表达 式同 |
N/A | 否 |
| （） | 函数调用 | rexp（rexp，...,rexp） | rexp | L-R | 否 |
| [ ] | 下标引用 | rexp[rexp] | lexp | L-R | 否 |
| . | 访问结构成员 | lexp.member_name | lexp | L-R | 否 |
| -> | 访问结构指针成员 | rexp->member_name | lexp | L-R | 否 |
| ++ | 后缀自增 | lexp ++ | rexp | L-R | 否 |
| -- | 后缀自减 | lexp -- | rexp | L-R | 否 |
| ! | 逻辑反 | ! rexp | rexp | R-L | 否 |
| ~ | 按位取反 | ~ rexp | rexp | R-L | 否 |
| + | 单目，表示正值 | + rexp | rexp | R-L | 否 |
| - | 单目，表示负值 | - rexp | rexp | R-L | 否 |
| ++ | 前缀自增 | ++ lexp | rexp | R-L | 否 |
| -- | 前缀自减 | -- lexp | rexp | R-L | 否 |
| * | 间接访问 | * rexp | lexp | R-L | 否 |
| & | 取地址 | & lexp | rexp | R-L | 否 |
| sizeof | 取其长度，以字节 表示 |
sizeof rexp sizeof(类 型) |
rexp | R-L | 否 |
| (类 型） |
类型转换 | (类型) rexp | rexp | R-L | 否 |
| * | 乘法 | rexp * rexp | rexp | L-R | 否 |
| / | 除法 | rexp / rexp | rexp | L-R | 否 |
| % | 整数取余 | rexp % rexp | rexp | L-R | 否 |
| + | 加法 | rexp + rexp | rexp | L-R | 否 |
| - | 减法 | rexp - rexp | rexp | L-R | 否 |
| << | 左移位 | rexp << rexp | rexp | L-R | 否 |
| >> | 右移位 | rexp >> rexp | rexp | L-R | 否 |
| > | 大于 | rexp > rexp | rexp | L-R | 否 |
| >= | 大于等于 | rexp >= rexp | rexp | L-R | 否 |
| < | 小于 | rexp < rexp | rexp | L-R | 否 |
| <= | 小于等于 | rexp <= rexp | rexp | L-R | 否 |
| 操作 符 |
描述 | 用法示例 | 结果类 型 | 结合 性 | 是否控制求值 顺序 |
| == | 等于 | rexp == rexp | rexp | L-R | 否 |
| != | 不等于 | rexp != rexp | rexp | L-R | 否 |
| & | 位与 | rexp & rexp | rexp | L-R | 否 |
| ^ | 位异或 | rexp ^ rexp | rexp | L-R | 否 |
| | | 位或 | rexp | rexp | rexp | L-R | 否 |
| && | 逻辑与 | rexp && rexp | rexp | L-R | 是 |
| || | 逻辑或 | rexp || rexp | rexp | L-R | 是 |
| ? : | 条件操作符 | rexp ? rexp : rexp | rexp | N/A | 是 |
| = | 赋值 | lexp = rexp | rexp | R-L | 否 |
| += | 以...加 | lexp += rexp | rexp | R-L | 否 |
| -= | 以...减 | lexp -= rexp | rexp | R-L | 否 |
| *= | 以...乘 | lexp *= rexp | rexp | R-L | 否 |
| /= | 以...除 | lexp /= rexp | rexp | R-L | 否 |
| %= | 以...取模 | lexp %= rexp | rexp | R-L | 否 |
| <<= | 以...左移 | lexp <<= rexp | rexp | R-L | 否 |
| >>= | 以...右移 | lexp >>= rexp | rexp | R-L | 否 |
| &= | 以...与 | lexp &= rexp | rexp | R-L | 否 |
| ^= | 以...异或 | lexp ^= rexp | rexp | R-L | 否 |
| |= | 以...或 | lexp |= rexp | rexp | R-L | 否 |
| ， | 逗号 | rexp，rexp | rexp | L-R | 是 |
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*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f
或者：
a*b
c*d
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f
//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。
//代码3-非法表达式
int main()
{
int i = 10;
i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
printf("i = %d\n", i);
return 0;
}达式3在不同编译器中测试结果：非法表达式程序的结果
| 值 | 编译器 |
| —128 | Tandy 6000 Xenix 3.2 |
| —95 | Think C 5.02(Macintosh) |
| —86 | IBM PowerPC AIX 3.2.5 |
| —85 | Sun Sparc cc(K&C编译器) |
| —63 | gcc，HP_UX 9.0，Power C 2.0.0 |
| 4 | Sun Sparc acc(K&C编译器) |
| 21 | Turbo C/C++ 4.5 |
| 22 | FreeBSD 2.1 R |
| 30 | Dec Alpha OSF1 2.0 |
| 36 | Dec VAX/VMS |
| 42 | Microsoft C 5.1 |
//代码4
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。
/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，VS2013环境下都执行，看结果。 Linux环境的结果：
VS2013环境的结果：
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问题的
如上就是本篇的所有知识，如果大家喜欢看此文章并且有收获，可以支持下博主，给博主三连加关注，你的关注是对我最大的鼓励，也是我的创作动力~！
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