【C语言】操作符大全(保姆级介绍)

纸上得来终觉浅， 绝知此事要躬行。
主页：June-Frost
专栏：C语言

该篇将详细介绍各种操作符的功能。

前言

 操作符是编程中表示操作的符号或符号组合。它们用于执行算术、逻辑、比较和其他操作。

 操作符可以分为这几类：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。下面将会一 一介绍这些操作符。

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① 算术操作符

＋         -         *           /         %

前面的 + - * 就和数学的逻辑一样，都可以作用于整数和浮点数。

    / 计算后的结果是商。并且有两种除法，一个是整数除法，一个是浮点数除法。

1. 整数除法 ： 假如是 5 / 2 ， 两个整数相除，会得到一个整数，即它的商，得到的结果自然就是 2 .
2. 浮点数除法： 如果想让 5 /2的结果为 2.5 ，就必须执行浮点数除法，需要保证除数和被除数至少有一个是浮点数 。
   例如 ： 5.0 / 2 ; 5 / 2.0 ; 5.0 / 2.0

在运用除法时，除数不可以为0。例如： int n = 0;int ret = 6 / n; 。

% 被称为取模操作符，也就是算余数。但是需要注意的是，它的操作数只能是整数，不可以是浮点数。 例如：可以 5%2，但是不可以 5% 2.0 。

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②移位操作符

＞＞（右移）       ＜＜（左移）
注意：移位操作符的操作数只能是整数。

 在计算机中，计算机能够处理的是二进制信息，即由0和1组成的序列，这里的移位操作其实就是在移动二进制。在计算机中将一个十进制的数字转化为二进制，会出现3种不同的表现形式：原码，反码，补码。
注意：

 正整数的原码，反码，补码是相同的。
 负整数的原码，反码，补码不同，需要计算得到。

• 原码：根据正负，将整数直接写成的二进制序列。

例如：15 （十进制）它的二进制其实就是 1111。

 但是，15的默认类型为 int ，int 类型是4个字节，即32个bit，一个二进制位占1个bit，所以我们需要向前补充0。需要注意这里规定了最高位是符号位：0表示正，1表示负数。
  例如：

• 反码：
  正整数的原码，反码，补码都相同。
  负整数的反码：原码的符号位不变，其它位按位取反（1变为0，0变为1）。

• 补码：
  正整数的原码，反码，补码都相同。
  负整数的补码：反码＋1。

例如：

1.整数在内存中存储的是补码。
2.计算的时候是使用补码来计算的。

所以这里移动的就是二进制的补码。

右移分为两种:

1. 算术右移：右边丢弃，左边补原来的符号位。
2. 逻辑右移：右边丢弃，左边直接补0。

C语言没有明确规定使用哪种右移方式，但是一般编译器(例如：VS)上采用的是算术右移。

使用例子：

因为原码是根据正负直接写出的二进制序列，所以打印的时候是需要原码的。

a = -15的例子：

a = 15 的例子：

左移只有一种：左边丢弃，右边补0。

使用例子：

说明:

根据这些例子，我们可以发现一些信息:

• 右移的操作，可以看成一个数据除以2后，再向下取整。
• 左移的操作，可以看成一个数据乘2。

⚠警告:
 1.对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义行为，例如：a>>-1，这种表达式的结果是不可预料的，甚至不同的编译器处理的行为都是不一样的。
 2.需要在合法范围内移位。
 3.移位操作不会改变自身的值，例如a>>1,a本身的值不会改变。

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③位操作符

这里操作的也是二进制补码。

&         ^         |
注意：操作数必须为整数

• &按位与
  规则：对应二进制位有0则为0，两个同时为1才为1。
  例子：
  
  说明：
  
• | 按位或
  规则：对应的二进制位有1则为1，两个同时为0才是0。
  例子：
  
  说明：
  
• ^ 按位异或
  规则：对应的二进制位相同为0，相异为1。
  例子：
  
  说明：
  

^ 按位异或 拥有一些特性：
1.一个变量 异或本身得到的值是0。例如： a ^ a 结果为0。
2.一个变量 异或0 得到的值是变量本身的值。例如：int a = 5; printf("%d", a ^ 0);得到的值是 5 。
3.按位异或满足交换律，a^ a^ b 与 a^ b^ a 得到的值是一样的。

 通过这些特性，我们可以完成不创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。

#include
int main()
{
	int a = 2;
	int b = 4;
	printf("交换前：a = %d b = %d\n", a, b);
	//交换
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	//
	printf("交换后：a = %d b = %d\n", a, b);
	return 0;
}

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④赋值操作符

=        +=        -=        *=        /=        &=        ^=        |=         >>=         <<=

• = 即为赋值，例如：将 0 赋值给 a ， a = 0; .
• 赋值操作符可以连续使用。

    int a = 0;
	int x = 1;
	int y = 2;
	a = x = y + 1;//从右至左连续赋值

虽然这种方式语法是允许的，但是分开写更加清晰，更易于调试。

    int a = 0;
	int x = 1;
	int y = 2;
	x = y + 1;
	a = x;

• += 这种赋值是复合赋值，a = a + 1; 和a+=1; 意思是一样的。像-= ，*= 等，其实都是类似的。

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⑤单目操作符

只有一个操作数

!   -  +  & sizeof  ~  –  ++  *  (类型）

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
~	对一个数的二进制取反
- -	前置或后置- -
++	前置或后置++
*	间接访问操作符（解引用操作符）
（类型）	强制转换类型

c语言中，0为假，非0为真。

• ! (逻辑反操作)

1. 可以逻辑反操作，将真变为假，将假变为真。例如：!0 —— 为真 ,结果是1，!2 —— 结果是假 ，为0。
2. if (flag == 0) 和if (!flag) 意思是相同的。if (flag != 0) 和if (flag) 的意思是相同的。

• – (负值) 和 +(正值)
  –(负值)可以得到一个变量的负值,例如：int a = 3;int b = -a;,这样b就被赋值为-3 。

• &(取地址）和 *(间接访问操作符)
  这两个操作符主要应用于指针。

#include
int main()
{
	int a = 10;
	//pa是指针变量
	//&-取地址操作符-取出a的地址
	int* pa = &a;//这里的 * 是指针类型的一部分，不是操作符
	//*—解引用操作符(间接访问操作符)-通过pa中存放的地址，找到指向的空间（内容）
	*pa = 20;//找到空间
	int c = *pa;//找到内容

	return 0;
}

• sizeof(操作数的类型长度)
  sizeof是一个操作符，可以计算变量的大小，例如 sizeof(int)或者sizeof(a) ，对于这种里面是类型的，相当于计算该类型创建的变量的大小，注意：计算变量的时候，（）可以去掉，例如sizeof a，这也正好说明了sizeof是一个操作符，而不是函数（函数的（）是不可以省略的），但是括号里面是类型的话,是不可以的省略的sizeof int;//错误。
• ~ (对一个数的二进制补码取反)
  使用 ~ 可以让二进制补码的 1变成0 ，0变为1 。
  例如：

#include
int main()
{
	int a = -1;//a的补码为:11111111 11111111 11111111 11111111
	int b = ~a;//b的补码为:00000000 00000000 00000000 00000000
	return 0;
}

一些应用：

15 的补码是00000000 00000000 00000000 00001111 , 如何让倒数第5个二进制位变成1 ？变化之后又如何变回原来的值？

#include
int main()
{
	int a = 15;
	//00000000 00000000 00000000 00001111 
  //与00000000 00000000 00000000 00010000 按位或  就可以完成第一个问题
	a |= (1 << 4);
	printf("%d\n", a);//31
	//00000000 00000000 00000000 00011111 
  //与11111111 11111111 11111111 11101111 按位与  就可以完成第二个问题
	a&= ~(1 << 4);
	printf("%d\n", a);//15
	return 0;
}

实现多组输入

 scanf 读取失败返回的是 EOF（end of file) ，本质是 -1 。又因为~- 1得到的值是 0，然后将这个特点写在while循环中，就可以实现。

#include
int main()
{
	int n = 0;
	//假设读取失败，就会返回EOF(-1），~ -1 就是0，就会停止循环。
	while (~scanf("%d", &n))
	{
		//一系列操作
	}
	return 0;
}

• ++ 和 – （前置 或 后置）

 后置++，是先使用，后++，前置++，是先++，后使用 。后置＋＋是在表达式结束后才++，前置＋＋是即刻生效的，遇到就得先++。
 例如：int a = 0;int b = a++; 相当于，b = a, a = a + 1，int a = 0;int b = ++a 相当于，a = a + 1, b = a 。-- 的逻辑也是这样的。

• （类型）——（强制转换类型）

例如：int a = (int)2.5;//结果为2 这里把 2.5 (double 类型) 强制转化为 int类型。需要注意，强制转换可能导致数据丢失，所以最好类型匹配。

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⑥关系操作符

 >  >=  <  <=  !=  ==

这些是用来判断大小关系的。
其中 ＞= 为 大于等于 ; <= 为 小于等于; == 用于判断相等 ;!= 用于判断不等。这些判断也只能应用于适合的类型上。

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⑦逻辑操作符

&&  ||

&& 为 逻辑与（并且） ，|| 为逻辑或（或者）。

注意：
逻辑操作符 && 和 || 包括 ! ，只关注真假，假用0表示，真用1表示。int a = 3 && 5; a 的结果为 1 。

特点：

1. 对于&&，左边为假，右边就不计算。
2. 对于| | ，左边为真，右边就不计算。

例子：

#include 
int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ && ++b && d++;

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

#include 
int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;

	i = a++||++b||d++;
	
	printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);//1 3 3 4
	return 0;
}

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⑧ 条件操作符

exp1 ? exp2 ：exp3

c语言中唯一的一个三目操作符（有三个操作数）。

例如：比较一个大小
int max = (firstNum > secondNum ? firstNum : secondNum);

这个操作符的效果类似于 if else 的效果，不建议将这个操作符运用的很复杂，这样会影响可读性。

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⑨ 逗号表达式

exp1, exp2, exp3, … expN

其实就是用逗号隔开的表达式。
从左向右依次计算，逗号表达式的结果就是最后一个表达式的结果。
例：

    // 例1：
    int a = 1;
	int b = 2;
	int c = (a+=1,b+=2,b-a); //2

    //例2：
	int a = 2;
	int b = 0;
	if (a--,b += 2, a > 0)//逗号表达式
	{
		//处理
	}

一些代码也可以改写为逗号表达式。
将：

    //这个代码有点冗余
    
    a = get_val();
	count_val(a);
	while (a > 0)
	{       
		//业务处理
		a = get_val();
		count_val(a);
	}

改写为：

while (a = get_val(), count_val(a), a>0)
{
         //业务处理
}

不仅代码的逻辑一样，而且还处理了代码冗余的问题。

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⑩ 下标引用、函数调用和结构成员

[ ]    ()  .  -＞

• [ ] (下标引用）

操作数：一个数组名 + 一个索引值
例如，arr[5] 两个操作数分别为 arr 和 5 。

• ( ) （函数调用）

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(对于函数调用操作符来说，最少有1个操作数 ）。

例如：ADD(3,2) 操作数有3个，一个是ADD，一个是参数 3 ，一个是参数 2 。test() 操作数有1个，只有 test。

注意：

• . 和 -> (用于访问结构成员）

两个操作数的使用方式 ：
.    结构体变量.成员名
->   结构体指针->成员名

例如：

struct Person
{
	char name[20];
	int age;
};
int main()
{
	struct Person s = { "张三",20 };
	printf("姓名：%s，年龄：%d\n", s.name, s.age);// 用 . 访问
	struct Person* p = &s;
	printf("姓名：%s，年龄：%d\n", p->name, p->age); //用-> 访问
	return 0;
}

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❤️ 结语

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