操作符详解2

一、操作符的属性：优先级、结合性

C语言的操作符有2个重要的属性：优先级、结合性，这两个属性决定了表达式求值的计算顺序。

1.优先级

优先级指的是，如果一个表达式包含多个运算符，哪个运算符应该优先执行。各种运算符的优先级是不一样的。

如 : 3+4*5

上面示例中，表达式3+4*5里面既有加法运算符（+)，又有乘法运算符（*)。由于乘法的优先级高于加法，所以会先计算4*5，而不是先计算3+4。

 

2.结合性

如果两个运算符优先级相同，优先级没办法确定先计算哪个了，这时候就看结合性了，则根据运算符是左结合，还是右结合，决定执行顺序。大部分运算符是左结合（从左到右执行），少数运算符是右结合（从右到左执行），比如赋值运算符（=)。

如 : 5*6/2;

上面示例中，＊和／的优先级相同，它们都是左结合运算符，所以从左到右执行，先计算5*6，再计算6/2

运算符的优先级顺序很多，下面是部分运算符的优先级顺序（按照优先级从高到低排列），建议大概记住这些操作符的优先级就行，其他操作符在使用的时候查看下面表格就可以了。

．圆括号（())

．自增运算符（++)，自减运算符（

．单目运算符（＋和﹣)

．乘法（)，除法（/)

．加法（+)，减法（-)

．关系运算符（<、＞等）

．赋值运算符（=)

由于圆括号的优先级最高，可以使用它改变其他运算符的优先级。

参考：https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence

 

 

二、表达式求值

1.整型提升

C语言中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。

(字符是属于整型家族的，因为字符的存储是以ASCII码值的形式存储的)

如何进行整体提升呢？

1．有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

2．无符号整数提升，高位补0

1.正数的整型提升:

char c1=1

00000000000000000000000000000001

char类型占一个字节，即8个比特位

发生截断后:00000001

因为char一般默认为有符号的char

所以整型提升时，高位补充符号位:0

提升之后的结果是:

00000000000000000000000000000001

2.负数的整型提升:

char c2=-1

11111111111111111111111111111111

char类型占一个字节，即8个比特位

发生截断后:11111111

因为char一般默认为有符号的char

所以整型提升时，高位补充符号位:1

提升之后的结果为:

11111111111111111111111111111111

3.无符号整型提升:高位补0

 

字符类型char也可以设置signed和unsigned。

signed char c; // 范围为 -128 到127

unsigned char c;// 范围为0 到255

注意，C语言规定char类型默认是否带有正负号，由当前系统决定。

这就是说，char不等同于signed char，它有可能是 signed char，也有可能是 unsigned char.

这一点与int不同，int就是等同于 signed int

如下:

 过程:

 结果为 : -121

 

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。

1. long double

2. double

3. float

4.unsigned long int

5.long int

6.unsigned int

7.int

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

即向上转换

 

 

 

三、问题表达式解析

1.表达式1

表达式的求值部分由操作符的优先级决定。

a*b + c*d + e+f

表达式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：

1 a*b

2 c+d

3 a*b + c*d

4 e+f

5 a*b + c*d + e*f

或者

1 a*b

2 c*d

3 e*f

4 a*b+c*d

5 a*b + c*d+ e*f

 

2.表达式2

c + -- c  ;

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。

 

3.表达式3

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：非法表达式程序的结果

 

4.表达式4

#include

int fun()

{

static int count=1;

return ++count;

}

int main()

{

int answer;

answer= fun()- fun()* fun();

printf( "%d\n", answer);

return 0;

}

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。

 

5.表达式5

#include

int main()

{

int i =1;

int ret=(++i)+(++i)+(++i);

printf("%d\n",ret);

printf("%d\n",i);

return 0;

}

VS2022编译结果:

 gcc编译结果:

 

6.总结

即使有了操作符的优先级和结合性，我们写出的表达式依然有可能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潜在风险的，建议不要写出特别负责的表达式。