《C语言初阶》 第五部分 操作符详解(上)

大家好！今天我们说一下C语言中的操作符知识，主要有两个方面：1. 各种操作符的介绍 2. 表达式求值，操作符的种类还是比较多的但是不必担心我会一一讲解。这篇文章我先说第一块内容，下一篇文章讲第二部分。好了，话不多说，直接开始。

1. 算术操作符

算术操作符就4个，加，减，乘，除，取余(模)。我们主要介绍后面两个：
1. 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。

我们可以看到10/3不是小数，而是整数3。我们给int改成double也没用。

我们要得到正确的小数，必须两个操作数其中至少一个是浮点数。

2. % 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。


我们可以看到这样写是错误的。
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. 移位操作符

1.<< 左移操作符
2.>> 右移操作符
注：移位操作符的操作数只能是整数。这里的位指的是内存中存储的二进制位。
在这我要补充一点知识：什么是二进制？
我们正常数学中用到的是十进制，有0~9个数，逢十进一，而二进制只有0和1，逢二进一。

我们举个例子：
假设a=5，a是整型，a占4个字节->32个bit，a转换成2进制是：
00000000000000000000000000000101-原码
00000000000000000000000000000101-反码
00000000000000000000000000000101-补码
这里最高位表示的是符号位，0代表正数，1代表负数。

假设a=-5，转换成2进制为：
10000000000000000000000000000101-原码
反码是：符号位不变，其余取反
11111111111111111111111111111010-反码
补码是：反码+1
11111111111111111111111111111011-补码
小结：

重点：整数在内存中存储的是补码。
懂得了这些知识，我们举些例子：

2.1 左移操作符

移位规则：左边抛弃、右边补0

#include 
int main()
{
	int a = -5;
	int b = a << 2;
	printf("%d\n", b);
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

-5的补码是：11111111111111111111111111111011
向左移动两位，在最后面补两个0。
新的补码：11111111111111111111111111101100
虽然在内存中存储都是用补码的，但在打印或者使用的时候，用的是原码的值。
所以，我们要倒推回去，补码-1得到反码：11111111111111111111111111101011
符号位不变，其余取反得到原码：10000000000000000000000000010100
转换成10进制是：-20
所以b的值是-20，那么a的值呢？是变为-20呢？还是没有变化呢？
我们看一下运行结果:

我们可以看到a的值没有发生变化，这里的运算不改变a，例如：b=a+1，a还是原来的值，发生变化的是b。

2.2 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
到底是算术还是逻辑，取决于编译器，常见的编译器都是算术右移
我们看一下这个例子：

int main()
{
		int a = -5;
		int b = a >> 1;
		printf("%d\n", b);
	return 0;
}

首先，-5的补码：11111111111111111111111111111011
然后右移一位，我们先假设是算术位移，左边补1：11111111111111111111111111111101
反码=补码-1：11111111111111111111111111111100
原码：100000000000000000000000000000011
转化为10进制：-3
我们来看一下运行结果：

所以在vs2019下，是算术右移。
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

这是错误的。

3. 位操作符

位操作符有：

这些位也都是二进制位,也都是按照补码计算。我们举些例子看下：

讲解一下：正数的原码，反码，补码是一样的。
3的补码是：00000000000000000000000000000011
-5的补码是：11111111111111111111111111111011
按位与的意思是：对应的位只要有一个0就为0
c的补码是：00000000000000000000000000000011
打印时要是原码，我们可以看到最高位为0，是正数，所以原，反，补相同。
c的值为：3

如果改成按位或呢？按位或：对应的二进制位只要有一个1就为1
3的补码是：00000000000000000000000000000011
-5的补码是：11111111111111111111111111111011
结果应该是：11111111111111111111111111111011
反码：11111111111111111111111111111010
原码：10000000000000000000000000000101
结果是：-5
按位异或的意思是：对应的二进制位相同的为0，不同的为1方法和上面一样，这里就不举例了。
我们来看一道笔试题：
不能创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。
我们想一下：a^a=0. a^0=a.
假设a=a^b， 然后再a^b 的意思就是a ^ b ^ b，我们知道 b ^ b=0,所以0 ^ a就为a。然后我们将它赋值给b

这样我们就把a的值放到b里面了。然后，我们再a ^ b，这个意思就相当于是a ^ b ^ a。因为a是a ^ b,b是原来a的值。所以，就为结果为b，放到a里面。

这样就交换了。

4. 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。
直接看代码：

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？同样的语义：

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

这些运算符都可以写成复合的效果。比如：

int x = 10;
x = x+10;
x += 10;//复合赋值

其他运算符一样的道理。这样写更加简洁。

5. 单目操作符

什么叫做单目操作符：就是只有一个操作数的。

5.1 单目操作符介绍

第一个：逻辑反操作符，就是让真变为假，假变为真。
第五个：可以求变量（类型）所占空间的大小，举个例子:

在这要记住一点，sizeof不是函数。看代码：

sizeof 后面的括号去掉依旧可以使用，所以也说明了这个问题。

第六个，按(内存中补码的二进制位)位取反。
其余的我在《初识C语言》那篇文章说过，不懂的可以去看看那个。

6. 关系操作符

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。
警告：
在编程的过程中== 和=不小心写错，导致的错误。

7. 逻辑操作符

区分逻辑与和按位与。
区分逻辑或和按位或。
逻辑操作符只关心真与假，和二进制位没关系。
我们来看一道笔试题：

这道题结果是什么？我们可以思考一下：
运行结果如下：
为什么是这个结果？我们知道a++是后置++，所以先使用a，a为0，所以第一个表达式为假，为假则后面的++b的表达式就没有计算，a++ && ++b为假，所以d++也没有计算，所以就第一个表达式执行了，然后a++就为1。

我们再看一下这个结果：a++是后置++，a是1为真，++b就没有计算，所以a++ || ++b就为真，所以d++就没有计算，所以就第一个表达式执行了，然后a++就为2，结果为：2 2 3 4
小结：
&& 左操作数为假，右边不计算。
|| 左操作数为真，右边不计算。

8. 条件操作符

也叫三目操作符

这个意思就是表达式1是否为真。为真则表达式2成立，为假表达式3成立。

9. 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。

10. 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

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。
3.访问一个结构的成员

举个例子：

总结：

操作数第一部分讲完，这些就是C语言所有的操作数。下一篇文章我会讲解表达式求值，它的内容也是有许多要注意的地方，好了，如果大家认为我有哪些不足之处或者知识上的错误都可以告诉我，我会在之后的文章中不断改正，也请大家多多包涵。如果大家觉得这篇文章有用的话，也希望大家可以给我关注点赞，你们的支持就是对我最大的鼓励，我们下一篇文章再见。