【C语言】操作符详解

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目录

  • 一、操作符(运算符)分类
  • 二、算术操作符
  • 三、位移操作符
      • 3.1 补充二进制相关知识
      • 3.2 << 左位移操作符号
      • 3.3 >> 右位移操作符
  • 四、位操作符
      • 4.1 按位与&
      • 4.2 按位或 |
      • 4.3 按位异或^
      • 4.4 面试题(按位异或操作符补充)
  • 五、赋值操作符
      • 5.1 赋值操作符=
      • 5.2 符合赋值符
  • 六、单目操作符
      • 6.1 逻辑反操作 --- !
      • 6.2 取地址操作符 --- &
      • 6.3 间接访问操作符 --- *(解引用操作符)
      • 6.4 操作符sizeof。
      • 6.5 操作符~
      • 6.6 操作符例题
      • 6.7 ++操作符(前置/后置)
      • 6.8 (类型) 强制类型转换
  • 七、关系操作符
  • 八、逻辑操作符
      • 8.1 &&和||
      • 8.2 笔试题
  • 九、条件操作符(三目操作符)
  • 十、逗号表达式
  • 十一、下标引用、函数调用和结构成员
      • 11.1 下标引用操作符 []
      • 11.2 函数调用操作符 ()
      • 11.3 访问一个结构体的成员

一、操作符(运算符)分类

  1. 算术操作符
  2. 位移操作符
  3. 位操作符
  4. 赋值操作符
  5. 单目操作符
  6. 关系操作符
  7. 逻辑操作符
  8. 条件操作符
  9. 逗号表达式
  10. 下标引用、函数调用和结构成员

二、算术操作符

+ - * / %
  1. 除了取模操作符%,其他的几个操作符均可作用于整数和浮点数。但取模操作符的两个操作数只能是整数!最后返回的是整数之后的余数

【C语言】操作符详解_第1张图片

  1. 对于/操作符,如果两个操作数都为整数,执行的是整数除法,如果想计算出小数,则除号两端至少有一个操作数是浮点数。

【C语言】操作符详解_第2张图片

三、位移操作符

<<   左位移操作符
>>   右位移操作符 

注意:移位操作符移的是 补码的二进制位。位移操作符的操作数 只能是整数!

3.1 补充二进制相关知识

【C语言】操作符详解_第3张图片

3.2 << 左位移操作符号

【正数案例】

【C语言】操作符详解_第4张图片

左移操作符移位规则:不管左移多少位,左边丢弃,右边补0,且最后的结果是原码。

【C语言】操作符详解_第5张图片

注:移位之后,a的值是不变的。

【负数案例】

​​​​【C语言】操作符详解_第6张图片

解释如下:

【C语言】操作符详解_第7张图片

最后有没有发现,左移有×2的效果。

3.3 >> 右位移操作符

首先右移运算分为两种:

  1. 逻辑位移(不讲,和左移操作符差不多)
    左边补0,右边丢弃
  2. 算术位移(常见 + 重点)
    右边丢弃,左边用原该值的符号位填充

注:逻辑位移算术位移取决于编辑器,一般都是算术位移。

【C语言】操作符详解_第8张图片

【解释如下】

【C语言】操作符详解_第9张图片

注意:对于位移运算符,不要移动负数位,这个是标志未定义的。

四、位操作符

& --- 按位与
|  --- 按位或
^  --- 按位异或

注:位操作符操作的是补码的二进制位。它们的操作数必须是整数。

4.1 按位与&

计算规则:对应的补码二进制位上,有0则为0,两个同时为1,才为1。

【C语言】操作符详解_第10张图片

【解释如下】

【C语言】操作符详解_第11张图片

4.2 按位或 |

计算规则:对应的补码二进制位上,有1则为1,两个同时为0,才为0。

【C语言】操作符详解_第12张图片

【解释如下】

【C语言】操作符详解_第13张图片

4.3 按位异或^

计算规则:对应的补码二进制位,相同为0,相异为1。

【C语言】操作符详解_第14张图片

【解释如下】

【C语言】操作符详解_第15张图片

4.4 面试题(按位异或操作符补充)

要求:不能临时创建变量,交换两个变量的值。

【假设可以创建变量】

【C语言】操作符详解_第16张图片

不创建临时变量应该怎么做呢?

#include 

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	a = a + b;//此时a=8
	b = a - b;//b = 3
	a = a - b;//a = 5
	printf("a = %d b = %d\n", a, b);

	return 0;
}

但是上述的方法有一个缺陷,如果ab的数字太大的时候,超出int范围就会溢出。

因此可以采用按位异或操作符(高手解法)

#include 

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	printf("a = %d b = %d\n", a, b);

	return 0;
}

【解释如下】

【C语言】操作符详解_第17张图片

异或操作符的缺点

  1. 可读性差
  2. 效率不如使用临时变量的方法
  3. 异或只能针对整数的交换

五、赋值操作符

5.1 赋值操作符=

赋值操作符是一个很棒的操作符,它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; //初始化赋值
weight = 130//不满意就赋值

//赋值操作符还能连续使用
int a = 10;
int x = 20;
int y = 30;
a = x = y + 1; //连续赋值(赋值顺序从右往左)
// 但是还是建议不使用连续赋值
//好的写法:
x = y + 1;
a = x;

5.2 符合赋值符

目的就是为了简化代码

+=     a+=5实际上就是a=a+5

-=      a-=5实际上就是a=a-5

*=      a*=5实际上就是a=a*5

/=      a/=5实际上就是a=a/5

%=    a%=5实际上就是a=a%5

>>=    b = b>>1可以写成b>>=1

<<=    b = b<<1可以写成b<<=1

&=     b =  b & 1可以写成b&= 1

|=      b =  b | 1可以写成b|= 1

^=    b =  b ^ 1可以写成b^= 1

六、单目操作符

!    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

6.1 逻辑反操作 — !

真变假,假变真。

【C语言】操作符详解_第18张图片

6.2 取地址操作符 — &

取地址操作符一般都是对一个变量取地址。

#include 
int main()
{
	int a = 10;
	printf("%p\n", &a);//取出变量a的地址
	//取出a的地址并存放在指针变量pc中,由于a是int类型,所以pc应该是int*
	int* pc = &a; 
	
    //类似的,还有字符型
	char ch = 'a';
	char* pc = &ch;

    //数组
	char arr[10] = { 0 };
	char* p2 = arr;    //arr是地址首元素的地址,取出数组首元素的地址
	char* p3 = &arr[0];//同上

	//对于常量字符串而言
	char* p4 = "abcdef";  //取的是a的地址  
	printf("%c", *p4);    //*p4就是a      

	return 0;
}

6.3 间接访问操作符 — *(解引用操作符)

这个操作符是配合&来使用的

【C语言】操作符详解_第19张图片

首先取出变量a的地址存放到指针变量pc中,接着对pc前加个*叫做解引用,这时*pc就等价于a

6.4 操作符sizeof。

  1. 首先sizeof既是关键词,也是操作符。
  2. 它可以计算变量大小、数组大小、类型大小。

【C语言】操作符详解_第20张图片

sizeof在计算变量名大小的时候,括号其实是可以省略的。

【C语言】操作符详解_第21张图片

这从侧面上还能证明sizeof不是函数,因为在调用函数时,括号是不能省略,但注意:sizeof计算类型大小时,括号不可以省略

【C语言】操作符详解_第22张图片

接着,sizeof在计算中还有其他特点,看看下面的代码:
【C语言】操作符详解_第23张图片

很多人想当然以为a+3=13,然后赋给b,最后b的值是13,实际上是错误的!那为什么是错误的呢?

原因是:sizeof内部的表达式是不参与计算的,也就是说a+3赋值给b不会发生。所以b的值还是一开始的5,而为什么sizeof(b = a + 3)的结果是2呢?原因很简单,a是整型占4个字节,而a+3中的3也属于整型,也占4个字节,而b的类型是short是2个字节,但a+3的结果最终要放到b中,若 整型要存储到短整型会发生截断,所以表达式最终赋值的空间还是b说的算。

6.5 操作符~

~是对一个数的补码二进制所有位取反(1要变0,0要变1)

【C语言】操作符详解_第24张图片

【解释如下】

【C语言】操作符详解_第25张图片

6.6 操作符例题

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#include 
int main()
{
	int a = 9;
	a |= (1 << 4);
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

【代码解释】

【C语言】操作符详解_第26张图片

那么问题来了,如何将最终目标改回9的二进制位呢?

#include 
int main()
{
	int a = 9;
	a |= (1 << 4);
	printf("%d\n", a);

	a &= ~(a << 4);
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

【代码解释】

【C语言】操作符详解_第27张图片

6.7 ++操作符(前置/后置)

  • 前置++

计算规则:先使用,再++

【C语言】操作符详解_第28张图片

后置++,规则是先使用,则先使用a的值赋给b,所以b = 10,接着再++,意思是让a自增1,所以a = 11

  • 前置++

计算规则:先++,再使用

【C语言】操作符详解_第29张图片

前置++规则,先++,所以a先自增1,所以a = 11,接着再使用,就是将a = 11赋给b,所以b = 11

前置和后置--可以参考++

6.8 (类型) 强制类型转换

【C语言】操作符详解_第30张图片

3.14double类型,而aint类型,但是编辑器就报警了,原因是:“初始化:double”转化到int可能会丢失数据, 为了避免这种情况,只需要对3.14强制类型转换。

【C语言】操作符详解_第31张图片

七、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,没什么可以讲的,但要注意:在编程过程中,不要把==(相等)和=(赋值)写错

八、逻辑操作符

8.1 &&和||

&&    逻辑与(并且)
||    逻辑或(或者)

注:按位与(&)和按位或(|):它们是通过二进制计算的

而逻辑与(&&)和逻辑或(||):只关注真假

逻辑与(&&)

  • ab同时为真
    a&&b的结果就为真
  • ab中至少有一个为假
    a&&b的结果就为假

总结:两真为真,一假为假

逻辑或(||)

  • ab同时为真
    a||b的结果就为真
  • ab其中一个为真
    a||b的结果就为真

总结:一真为真,两假才为假

8.2 笔试题

【C语言】操作符详解_第32张图片

先看44行代码,它是逻辑与操作符。首先先计算a++,而后置a++是先使用,后++,所以a++的值是0,为假,对于逻辑与操作符,只要有一个为假,后面就没必要看了,但这里要注意的是,不管是前置++(–),还是后置++(–),它们都有副作用,虽然为假,但是a还是会自增1,所以最后a=1b=2c=3d=4

如果把&&换成||,结果又会是如何呢?

【C语言】操作符详解_第33张图片

首先先计算a++,刚刚说过了为假,a自增了11,但是这里是逻辑或||,一个假不能判定整个表达式全假,只有全假才算假,所以后面还要继续算,接下来++b是先计算,后使用,所以b自增13,注意到这里为止,后面d++就没必要算了,逻辑或只要有一个为真,整个表达式都为真,所以打印结果就为a=1,b=3,c=3,d=4

九、条件操作符(三目操作符)

exp1 ? exp2 : exp3

  • exp1为真,则exp2的结果就是整个表达式的结果,exp3不计算
  • exp1为假,则exp3的结果就是整个表达式的结果,exp2不计算

例如:求两个数的最大值

【C语言】操作符详解_第34张图片

十、逗号表达式

exp1 , exp2 , exp3 , ...expN 
  • 逗号表达式,就是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

【C语言】操作符详解_第35张图片

首先从左向右依次执行,虽然a > b为假,但不会影响结果,接着把b + 10的值赋给a,则a = 12,最后,c的值就是最后b = a + 1的值,所以b = 12 + 1 = 13,也就是说c的值为13

十一、下标引用、函数调用和结构成员

11.1 下标引用操作符 []

【C语言】操作符详解_第36张图片

11.2 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,剩余的操作数是传递给函数的参数。

例如:调用函数求字符串长度

【C语言】操作符详解_第37张图片

11.3 访问一个结构体的成员

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  1. 结构体 . 成员名

【C语言】操作符详解_第38张图片

  1. 结构体指针->成员名

【C语言】操作符详解_第39张图片

  1. * + .

【C语言】操作符详解_第40张图片

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