C语言——操作符详解

C语言——操作符详解

本章重点

1.各种操作符的介绍
2.表达式求值

操作符

操作符的分类

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、函数调用和结构体成员

算术操作符

+     -     *     /     %

1.除了%(取余)操作符之外，其它的几个操作符可以作用于整数和浮点数
2.对于 / 操作符，如果两个操作符都为整数，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。

移位操作符

<<   左移操作符
>>   右移操作符

左移操作符 移位规则

左边抛弃、右边补0

右移操作符 移位规则

右移操作符分为两种：
1.逻辑右移：左边用0填充，右边舍弃
2.算术右移：左边用原该值的符号位填充，右边舍弃

警告：对于移位操作符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。例如：

int num = 10;
num >> -1;//error

位操作符

位操作符有：

 &        //按位与
 |        //按位或
 ^        //按位异或
 //注意：他们的操作数必须是整数

用编译器打印出来看看

#include 
int main()
{
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	printf("%d\n", num1 & num2);
	printf("%d\n", num1 | num2);
	printf("%d\n", num1 ^ num2);
	return 0;
}

按位与：对应存储的二进制数必须都是1，才能为1，否则为0
按位或：对应的二进制数只要有1，就为1，否则为0
按位异或：对应的二进制数必须不相同，才为1，若相同，为0

一道超级变态的面试题:

不创建临时变量，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;
}

赋值操作符

赋值操作符是一个很重要的、使用很普遍的操作符，它可以修改一个你之前不满意的值，也就是给一个值重新赋值。
例如：

int weight = 120;//体重
weight = 100;//给体重重新赋值
double salary = 10000.0;
salary = 20000.0//使用赋值操作符给薪水重新赋值


//赋值操作符是可以连续使用的
int a = 10;
int x = 0;
int y = 20;
a = x = y + 1;//此时a=21，x=21
//换成同样的语句就是
x = y + 1;
a = x;

复合赋值符

+=
-=
*=
/=
%=
<<= (>>=)
&=
|=
^=

这些运算符都可以写成复合的效果，例如：

int x = 10;
//x = x + 10;
x += 10;//复合赋值，这样写更加简洁

单目操作符

单目操作符有哪些种类呢？

！               //逻辑反操作
-                //负值
+				//正值
&				//取地址
sizeof			//求操作数的类型长度（以字节为单位）
~				//对一个二进制数按位求反
--				//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

代码演示

#include 
int main()
{
	int a = -10;
	int* p = NULL;
	printf("%d\n", !2);//0
	printf("%d\n", !0);//1
	a = -a;
	p = &a;
	printf("%d\n", sizeof(a));//4
	printf("%d\n", sizeof(int));//4
	printf("%d\n", sizeof a);//4
	//printf("%d\n", sizeof int);这样写法是错误的
	return 0;
}

sizeof和数组

#include 
void test1(int arr[])
{
	printf("%d\n", sizeof(arr));//8,传过来的是数组第一个元素的地址，只要是地址，也就是指针，大小就是4（32位）或8（64位）
}
void test2(char ch[])
{
	printf("%d\n", sizeof(ch));//8,传过来的是数组第一个元素的地址，只要是地址，也就是指针，大小就是4（32位）或8（64位）
}
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	char ch[10] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));//40
	printf("%d\n", sizeof(ch));//10
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;

前置++（–）和后置++（–）

//前置++和前置--
#include 
int main()
{
	int a = 10;
	int x = ++a;
	//先对a进行自增，此时a=11；然后把a增过后的值再赋给x
	printf("%d\n", a);//11
	printf("%d\n", x);//11
	int y = --a;
	//先对a进行自减，此时a=10，然后再把a减过后的值赋给y
	printf("%d\n", a);//10
	printf("%d\n", y);//10
	return 0;
}

//后置++和后置--
#include 
int main()
{
	int a = 10;
	int x = a++;
	//先把a的值赋给x，然后a再自增
	printf("%d\n", a);//11
	printf("%d\n", x);//10
	int y = a--;
	//先把a的值赋给y，然后a再自减
	printf("%d\n", a);//10
	printf("%d\n", y);//11
	return 0;
}

关系操作符

>
>=
<
<=
!=			//用于测试是否“不相等”
==			//用于测试是否“相等”

注意：在编程的时候切记==和=不要搞混淆，否则导致致命的错误

逻辑操作符

逻辑操作符有：

&& 逻辑与（有假则假）
|| 逻辑或（有真则真）

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 ----> 1

一道360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\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);//1 2 3 4
	return 0;
}

这道题很多人都会算成1 3 3 5，但是呢，a++先是一个后置++，先使用a，然后a在自加，因为这个表达式是3个数的逻辑与，有假则假，当程序读到a=0的时候，程序就不看后面的了，就直接断定i=0；而b和d就不会再自加了

条件操作符

条件操作符也就是三目操作符

exp1 ? exp2 : exp3;//exp1如果条件成立的话，则执行exp2，否则执行exp3

练习：

if(a>5)
	b = 3;
else
	b = -3;
//转换成条件表达式，也就是
(a>5) ? (b=3) : (b=-3);

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，从左到右依次执行，整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。

//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最终的结果是13

//代码2
if(a = b + 1,c = a / 2,d > 0)

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;//使用下标引用操作符给arr[9]进行赋值
//[]的两个操作数是arr和9

2.()函数调用操作符，接受一个或多个操作数：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();//使用（）作为函数调用操作符
	test2("hello bit");//使用（）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
->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;
}
int main()
{
	struct Stu stu;
	struct Stu* pStu = &stu;
	//结构体成员访问
	stu.age = 20;
	set_age1(stu);
	pStu->age = 20;
	set_age2(pStu);
	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综合性决定的。
同样的，有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换成其他类型。

隐式类型转换

C语言的整形算术运算总是至少以缺省整形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成普通整形，这种转换成为整形提升。
整型提升的意义

表达式的整形运算要在cpu的相应器件内执行，cpu内整形运算器（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内整形操作数的标准长度。
通用cpu是难以实现两个8比特字节直接相加运算。所以，表达式中各种长度可能小于int长度的整型值，都必须转换为int或unsigned int，然后才能送入cpu去执行运算。

例如：

char a,b,c;
a = a + b;

b和c的值被提升为普通整形，然后再执行加法运算。
加法运算完成之后，结果将被截断，然后存储于a中。

如何进行整形提升呢

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 a1 = -1;
变量a1的二进制位（补码）中只有8个比特位
11111111
因为char为有符号位的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 a2 = 1;
变量a2的二进制位（补码）中只有8个比特位
00000001
因为char为有符号位的char
所以整形提升的时候，高位补充符号位，即为0
提升之后的结果为：
00000000000000000000000000000001

整形提升的例子：

#include 
int main()
{
	char a = 0xb600;
	short b = 0xb600;
	int c = 0xb6000000;
	if (a == 0xb6)
	{
		printf("a");
	}
	if (b == 0xb600)
	{
		printf("b");
	}
	if (c == 0xb6000000)
	{
		printf("c");
	}
	return 0;
}

上面的例子中，先对a，b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a0xb6，b0xb600的结果是假的，但是c不发生整型提升，则表达式c==0xb6000000的结果是真的，则程序的输出结果是c。

#include 
int main()
{
	char c = 1;
	printf("%u\n", sizeof(c));
	printf("%u\n", sizeof(+c));
	printf("%u\n", sizeof(!c));
	return 0;
}

上面这个例子，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也会发生整型提升，所以sizeof（-c）是4个字节，但是sizeof（！c）就是一个字节。

输出的结果是：（%u 打印的是十进制无符号整数）
1
4
1

算术运算

如果某个操作符的各个属性属于不同的类型，那么除非其中一个操作数转换为另一个操作数的类型，否则操作就无法进行。下面的层次体系成为寻常算术转换

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一个操作数的类型然后执行运算。
警告：算术转换要合理，否则会出现一些潜在的问题。

float f = 3.14;
int num = f;//隐形转换，就有精度丢失

操作数的属性

复杂的表达式求值，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？取决于它们的优先级。如果两者的优先级相同，取决于它们的结合性。