深入浅出C语言——操作符

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一、操作符分类

1.算术操作符
2.移位操作符
3.位操作符
4.赋值操作符
5.复合赋值操作符
6.单目操作符
7.关系操作符
8.逻辑操作符
9.条件操作符
10.逗号操作符
11.下标引用、函数调用和结构成员

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二、算术操作符

+	-	*	/	%

• +、-、*这三个操作符与平常数学中运算规则相同，除法操作符/代表取整运算， % 代表取模运算。
• 在这些运算符中，除了%运算符之外，其他的操作符都可以用于整数和浮点数，而%运算符只能操作整数。
• 对于/操作符而言，如果操作符的操作数都为整数，则执行整数除法。而只要有浮点数执行的就是浮点数除法。

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三、移位操作符

• 整数在内存中存储的是补码（二进制），整数的二进制有三种表现形式：原码 反码 补码。

正整数

对于正整数而言，**正整数的原码、反码、补码是相同的。**例如：int a = 5; 一个整形占4个字节、32个比特位，换算为二进制（原码）为 ： 00000000000000000000000000000101 ，则5的原码、反码、补码相同，都为： 00000000000000000000000000000101 ，开头的第一个数字表示正负， 0表示正数 ，1表示负数。

负整数

对于负整数而言，负整数原码、反码、补码是要计算的。例如：int a=-5;换算为二进制（原码）为 10000000000000000000000000000101 。反码：原码的符号位不变，其他数字按位取反： 11111111111111111111111111111010 反码加1就是补码： 11111111111111111111111111111011。

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移位操作符

操作符	功能
<<	左移操作符
>>	右移操作符

• 移位操作符的操作数只能是正整数，并且移动的是二进制位补码，移动负数位是标准未定义的。
• 移动的是补码，改变的是数据在内存中的存储结构，但是打印时还是按照原码进行打印。
• 对一个数移位操作完成后，当前的数不会改变的，除非把它赋值给另外一个变量。
• 左移操作相当于给之前的数乘2，右移操作相当于给之前的数除2。

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<< 左移操作符

移位规则：左边丢弃， 右边补0。 例如： 5<<1,相当于补码整体向左移动一个字符。

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>> 右移操作符

右移运算分两种，分别是逻辑移位和算术移位。

1.逻辑移位：左边用0填充，右边丢弃

还是用-5举例：
11111111111111111111111111111011
逻辑右移后：
01111111111111111111111111111101

2.算术移位：左边用原该值的符号位填充，右边丢弃

11111111111111111111111111111011
算术右移后：
11111111111111111111111111111101

vs系列编译器在右移的时候，采用的是算术右移，到底是算术右移还是逻辑右移取决于编译器。

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四、位操作符

操作符	功能
&	按位与
丨	按位或
^	按位异或

位操作符的操作数必须是整数，且操作的位是二进制位补码。

• 对于&操作符，全1为1，否则为0。
• 对于|操作符，有1为1，否则为0。
• 对于^操作符，相同为0，不同为1。对于任意整数a， a^a=0；0^a=a。

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& 按位与

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| 按位或

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^ 按位异或

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不能创建临时变量，实现两个数的交换

#include 
int main()
{
	int a = 5; //101
	int b = 3; //011
	a = a ^ b; //a=110
	b = a ^ b; //b=101  原理：b=a^b^b=a^0=a
	a = a ^ b; //a=011  原理：a=a^b^a=b
	printf("a = %d b = %d\n", a, b);
	//局限性——异或操作符只能用于整数，这个方法不适用于字符操作。
	return 0;
}

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求一个整数存储在内存中的二进制中1的个数

//方法一：
#include
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	int count = 0;
	int i = 0;
	for ( i = 0; i < 32; i++)
	{
		if (1 == ((num >> i) & 1)) //一个数字&1，如果得到1，说明这个数字的最后一位是1
		{
			count++;
		}
	}
	printf("%d", count);
	return 0;
}
//方法二：
#include 
int main()
{
	int num = -1;
	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;
}

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五、赋值操作符

赋值操作符 =

int weight = 120;	//体重
weight = 89;		//不满意就赋值

复合赋值符：

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

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。

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六、单目操作符

单目操作符也就是只接受一个操作数的操作符。

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C99中引入了布尔类型，这样和0、1相比可读性更高。使用！逻辑反操作符可以得到相反的布尔类型。

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• sizeof 是一个操作符，不是函数，可以求变量（类型）所占空间的大小，单位是字节。
• 特殊的是sizeof(long)在32位下为4，而在64位下为8, 这个取决于编译器的实现，C语言只是规定sizeof(long)>=sizeof(int)。
• 在C语言中的，**sizeof操作符中括号内的表达式不参与计算。

#include 
void test1(int arr[])  //本质上传过来是int* arr
{
	printf("%d\n", sizeof(arr));//  4/8 
	//数组首元素的地址用指针变量来存储,指针变量的大小是4/8，取决于计算机
}
void test2(char ch[]) //本质是传过来是 char* ch
{
	printf("%d\n", sizeof(ch));//4/8 
}
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	char ch[10] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr)); // 40   ——数组的大小10*4
	printf("%d\n", sizeof(ch));	 //10   ——数组的大小10*1
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;
}

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~ 操作符表示对一个数的二进制按位取反 ，即二进制每一位取反。

• scanf()去读失败的时候会返回EOF，EOF本质上是-1，~ -1对-1二进制位取反得到0；
• 0为假就停下来了，也正是这个原因，while(~scanf("%d",&n)可以终止循环。

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++和–运算符

++a, 前置++，先++后使用。a++，后置++，先使用，后++，前置后置-- 同理。

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强制类型转换

int a =（int）3.14;	//3

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七、关系操作符

操作符	功能
>	大于
>=	大于等于
<	小于
!=	用于测试“不相等”
==	用于测试“相等”

判断字符串相等的时候，if ('abc' == 'afg')是错误的，这样比较的是字符串首字符的地址。正确的做法是用 strcmp 函数来比较字符串的大小，自左向右逐个按照ASCII码值进行比较，直到出现不同的字符或遇’\0’为止。

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八、逻辑操作符

操作符	名称
&&	逻辑与
||	逻辑或

• 对于&&操作符，如果左边为假，就不用算右边了
• 对于||操作符遇到表达式为真，直接输出结果就不执行后面的操作了。

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九、条件操作符

条件表达式的一般形式：表达式1 ？ 表达式2：表达式3。此操作符有三个操作数，所以是三目操作符。

int a = 3;
int b = 6;
int c = 0;
c = a > b ? a : b;
//a > b 为表达式1，a为表达式2，b为表达式3
//该语句的意思为：如果a>b,则将a的值赋给c，否则将b的值赋给c

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十、逗号表达式

exp1, exp2, exp3, …expN

• 逗号表达式就是用逗号隔开的多个表达式。
• 从左向右依次执行代码，整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式
	printf("%d", c); 						  //13
	return 0;
}

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十一、下标引用操作符

[] 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

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十二、函数调用操作符

( ) 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。

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十三、结构成员访问操作符

• 用来访问一个结构成员。

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十四、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，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。

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隐式类型转换

• C语言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。

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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是难以直接实现两个8比特位直接相加运算所以，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。

//实例
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。

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如何进行整体提升

整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的。

int main()
{
	char a = 0xb6;//10110110
	short b = 0xb600;
	int c = 0xb6000000;
	if (a == 0xb6)
		printf("a");
	if (b == 0xb600)//1011011000000000
		printf("b");
	if (c == 0xb6000000)
		printf("c");
	return 0;
}
/*实例1中的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.*/

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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。如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名较低，那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算。

long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

//但是算术转换要合理，要不然会有一些潜在的问题
float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换，会有精度丢失

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操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素：

1. 操作符的优先级。

2. 操作符的结合性。

3. 是否控制求值顺序。

   两个相邻的操作符先执行哪个，取决于他们的优先级。如果两者的优先级相同，取决于他们的结合性。

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如果写出的表达式如果不能通过操作符的属性确定唯一的计算路径，那这个表达式就是存在问题的。

//表达式的求值部分由操作符的优先级决定。
//表达式1
a*b + c*d + e*f
//注释：代码1在计算的时候，由于*比+的优先级高，只能保证，*的计算是比+早，但是优先级并不能决定第三个*比第一个+早执行

//表达式2
c + --c;
/*注释：同上，操作符的优先级只能决定自减--的运算在+的运算的前面，但是我们并没有办法得
知，+操作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后求值，所以结果是不可预测的，是有歧义的。*/

//代码3-非法表达式
int main()
{
	int i = 10;
	i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i;
	printf("i = %d\n", i);
	return 0;
}
//表达式3在不同编译器中测试结果都不同

//代码4
int fun()
{
	static int count = 1;
	return ++count;
}
int main()
{
	int answer;
	answer = fun() - fun() * fun();
	printf("%d\n", answer);//输出多少？
	return 0;
}
/*虽然在大多数的编译器上求得结果都是相同的。
但是上述代码 answer = fun() - fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知：先算乘法，再算减法。函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。*/

//代码5
#include 
int main()
{
	int i = 1;
	int ret = (++i) + (++i) + (++i);
	printf("%d\n", ret);//VS:12  Linux:10
	printf("%d\n", i);
	return 0;
}