【C语言】操作符详解

操作符是计算的基础，正所谓基础不牢，地动山摇，这篇文章就是为了巩固操作符量身定做

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：
移位中的位代表的就是二进制位

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

到这肯定有人疑惑，移位操作符可以干什么呢？
移位操作符一般与位操作符可以搭配使用，马上就展示，稍安勿躁

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

位操作符有：

& 按位与 （按位与：同1为1，否则为0）
| 按位或 （按位或：同0为0，否则为1）
^ 按位异或 （按位异或：相同为0，不同为1）
注：他们的操作数必须是整数。

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

我们有2种方法

1. 利用两数相加

#include
int main()
{
  int a=10;
  int b=20;
  a=a+b;
  b=a-b;
  a=a-b;
return 0;
}

2.利用按位异或

#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;
}

4.1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。

这里可以用到移位与位操作符
方法 1 .

例1 2 3 4，想看这个10进制有几个2，可以%10后/10，将每一位遍历，最后与2比较
根据这种方法，可以对一个二进制的数字%2再/2，将每一位遍历，最后与1比较

#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;
}

但是这样做有一个弊端，不能解决n为负数的情况
为了改变这一情况，将num改为unsigned int即可

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;
}

方法3.
这种方法很精妙

每一次num = num&(num-1)都可以将二进制最后一位1给消掉
最后利用count计数，观察消除了几个1

11111  //n
11110  //n-1
11110  //新的n
11101  //n-1
11100  //新的n
....
当最后一位1时，减1会变为0，&后就为0
当最后一位0时，会向前借1，&后就为0

#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;
}

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

+=
-=
*=
/=
%=
&=
|=
^=
<<=与>>=

6. 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

7.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。

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---->1

9. 条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3

当exp1为真，结果为exp2，否则为exp3

if (a > 5)
b = 3;
else
b = -3;
转换成条件表达式，是什么样？

答案为

int a = 0;
sacnf("%d",a);
int b = (a > 5 ? 3 : -1);

10. 逗号表达式

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

例：

int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);

c为13

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9。

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。

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
加法运算完成之后，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:

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;
}

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

程序输出结果是

c

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

12.3操作符优先级

级别（由高到低） 操作符（使用空格分隔） 结合性

1 () [] -> . 由左向右
2 ! ~ ++ – + - * (type) sizeof 由右向左
3 * / % 由左向右
4 + - 由左向右
5 << >> 由左向右
6 < <= > >= 由左向右
7 == != 由左向右
8 & 由左向右
9 ^ 由左向右
10 | 由左向右
11 && 由左向右
12 || 由左向右
13 ?: 由右向左
14 = += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= 由右向左
15 , 由左向右

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