C语言--操作符详解
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
1. 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。
2.移位操作符（操作数只能是整数）
<< 左移操作符
>> 右移操作符
2.1 左移操作符
移位规则：
左边抛弃、右边补0
例如：
int a = 2；
int b = a << 1; //把a的二进制位向左移一位
//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
printf("a=%d\n",a); // a = 2;
printf（"b=%d\n",b); // b = 4; a的二进制序列： 
a的二进制位向左移动一位：
左边的0抛弃 
右边补0
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
（不考虑符号位）左边用0填充，右边丢弃
2. 算术移位
（考虑符号位）左边用原该值的符号位填充，右边丢弃
Ps：无符号是0-255；
有符号是-128-127；
有符号是-128-127；
符号位：0正1负
例1：
int a = 10;
int b = a >> 1; //把a的二进制位向右移一位
//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
printf("a=%d\n",a); // a = 10
printf("b=%d\n",b); // b = 5 a的二进制序列：
a的二进制位向右移动一位：
左边用原该值的符号位填充 
右边丢弃
例2（测试该编译器执行 算术右移or逻辑右移）：
int a = -1;
int b = a >> 1;
printf("b=%d\n",b); // b = -1 ? b = 2^31 ?
//此时结果b = -1 说明改编译器执行 算术右移
补充说明：
负数存放在内存中，存放的是二进制的 补码
负整数的二进制表示形式，其实有三种：
原码：直接根据数值写出来的二进制序列就是原码
反码：原码的符号位不变，其他位按位取反就是反码
补码：反码+1，就是补码
正整数的原码=反码=补码.
a = -1的二进制表示形式：
a的二进制位向右移一位：
若补0 则输出 2的31次方 ---->逻辑右移
若补1 则输出 1 ---->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。
3.位操作符
& 按位与 | 按位或 ^ 按位异或注：他们的操作数必须是整数.
3.1 & 按（二进制）位与
规则：两个位都为1时，结果才为1
例：
按位与的应用：
判断奇偶
根据，末尾是0还是1来决定，末尾为0的是偶数，为1的是奇数
if((a&1)==0)//为偶数则进入条件
3.2 | 按（二进制）位或
规则：两个位都为0时，结果才为0
例：
3.3 ^ 按（二进制）位异或
规则：俩个位相同为0，相异为1
按位异或小公式：
a^a=0 a^0=a a^0^a=0
例：
按位异或的应用：
不能创建临时变量（第三变量），实现两个数的交换
方法二中利用公式：a^a=0 a^0=a
b=a^b=a^(b^b)=a^0=a
a=a^b=a^b^a=b
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。
参考代码：
//方法1
#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;
}
//思考这样的实现方式有没有问题？
//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;
}
//思考还能不能更加优化，这里必须循环32次的。
//方法3：
#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;
}
//这种方式是不是很好？达到了优化的效果，但是难以想到。
4.赋值操作符
= += -= *= /= %= >>= <<= &= |= ^=
复合赋值符：+= -= *= /= %= >>= <<= &= |= ^=
5.单目操作符
5.1单目操作符介绍
| ！ | 逻辑反操作 |
| - | 负值 |
| + | 正值 |
| & | 取地址 |
| sizeof | 操作符的类型长度（已字节为单位) |
| ~ | 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 |
5.2 sizeof和数组
1.sizeof操作符计算的是变量（类型）所占空间的大小，是按字节来计算，重要的是，sizeof (a+b)里面的表达式不参与计算，若a,b都是int行类型，其结果依然是4；
2. 当数组作为参数为函数传参时，由于数组要发生降级，其会降级为一个指针，如果此时在一个函数中sizeof计算数组的大小是不可以的，其计算的是数组降级为指针的大小（4个字节or8个字节），所以，若函数要得到一个数组的大小，应该在主函数中计算。
例如：
（2）和（4）传的是地址(指针），sizeof（指针）--指针的大小，取决于使用32位or64位的操作系统
5.3 前置、后置++（--）
前置++、--
后置++、--
6.关系操作符
> >= < <= !=(不等于） ==（等于）
警告：
在编程的过程中 == 和 = 不小心写错，导致的错误
7.逻辑运算符
&& 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
|
7.1逻辑与和或的特点：
360面试题
求a，b，c，d等于多少？
| i = a++ && ++b && d++ 当&&有0时，后面表达式不再计算 例如这里 a++表示先使用a再++，此时a = 0 则后面的表达式++b d++ 不再计算 |
改编一下
| i = a ++ || ++b || d++ 当||有1时，后面的表达式不再计算 |
8.条件操作符
exp1 ? exp2 : exp3
9.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。
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 。
//代码1
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式
c是多少？
//代码2
if (a = b + 1, c = a / 2, d > 0)
//代码3 a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{
//业务处理
a = get_val();
count_val(a);
}
如果使用逗号表达式，改写：
while (a = get_val(), count_val(a), a > 0)
{
//业务处理
}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
|
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;
} 11.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
11.1 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。
//实例1
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。
补充：
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 :
//实例1
//整型提升
int main()
{
char a = 3;
//3 --> 00000000000000000000000000000011
//00000011 --> a
char b = 127;
//127 --> 00000000000000000000000001111111
//01111111 --> b
char c = a + b;
//00000000000000000000000000000011
//00000000000000000000000001111111
//00000000000000000000000010000010
//截断后得到10000010
//10000010 --> c 此时C还是char类型，要想输出int类型，就要整型提升
//11111111111111111111111110000010（我们知道在内存当中存放的其实是补码，打印出来的是原码）
//求原码得：10000000000000000000000001111110 ——> -126
//a和b都是char类型，都没有达到一个int的大小
//这里就会发生整型提升
printf("c=%d\n", c);// -126
return 0;
}
//实例2
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; } 实例2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.
所程序输出的结果是: c
//实例3
int main()
{
char c = 1;
printf("%u\n", sizeof(c)); //1
printf("%u\n", sizeof(+c)); //4
printf("%u\n", sizeof(-c)); //4
printf("%u\n", sizeof(！c)); //4 - gcc
return 0; } 实例3中的,c只要参与表达式运算,就会发生整形提升,表达式 +c ,就会发生提升,所以 sizeof(+c) 是4个字节.
表达式 -c 也会发生整形提升,所以 sizeof(-c) 是4个字节,但是 sizeof(c) ,就是1个字节.
11.2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 。
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long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int
|
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。
警告：
但是算术转换要合理，要不然会有一些潜在的问题。
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float f = 3.14 ;
int num = f ; // 隐式转换，会有精度丢失
|
11.3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。
操作符优先级
一些问题表达式
|
// 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
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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。
所以表达式的计算机顺序就可能是：
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a * b —>c * d —>a * b + c * d —>e * f —>a * b + c * d + e * f
或者
a * b—>c * d —>e * f —>a * b + c * d —>a * b + c * d + e * f
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// 表达式 2
c + -- c ;
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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;
}//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; } 这个代码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);
printf("%d\n", i);
return 0; }
//尝试在linux 环境gcc编译器，VS2022环境下都执行，看结果。 自己尝试一下吧！
这段代码中的第一个 + 在执行的时候，第三个 ++ 是否执行，这个是不确定的，因为依靠操作符的优先级
和结合性是无法决定第一个 + 和第
三个前置 ++ 的先后顺序。
总结 ：我们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。