【C语言】操作符详解

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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

2. 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。

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

3.2 << 左位移操作符号

【正数案例】

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。

注：移位之后，a的值是不变的。

【负数案例】

​​​​

解释如下：

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。

【解释如下】

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。

【解释如下】

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。

【解释如下】

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。

【解释如下】

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】

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a和b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】

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。

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

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。

sizeof在计算变量名大小的时候，括号其实是可以省略的。

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。

接着，sizeof在计算中还有其他特点，看看下面的代码：

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）

【解释如下】

6.6 操作符例题

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

	return 0;
}

【代码解释】

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】

6.7 ++操作符（前置/后置）

• 前置++

计算规则：先使用，再++

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

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

3.14是double类型，而a是int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。

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（&&）

• 若a和b同时为真
  a&&b的结果就为真
• 若a和b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（||）

• 若a和b同时为真
  a||b的结果就为真
• 若a和b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

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=1，b=2，c=3，d=4

如果把&&换成||，结果又会是如何呢？

首先先计算a++，刚刚说过了为假，a自增了1为1，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1为3，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

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

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

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 []

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

11.3 访问一个结构体的成员

大家可以参考这篇文章—>点击跳转

1. 结构体 . 成员名

2. 结构体指针->成员名

3. * + .