C语言第十六弹---操作符(下)
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系列专栏： 【C语言详解】 【数据结构详解】
操作符
1、下标访问[]、函数调用()
1.1、[ ] 下标引用操作符
1.2、函数调用操作符
2、结构成员访问操作符
2.1、结构体
2.1.1、结构的声明
2.1.2、结构体变量的定义和初始化
2.2、结构成员访问操作符
2.2.1、结构体成员的直接访问
2.2.2、结构体成员的间接访问
3、操作符的属性：优先级、结合性
3.1、优先级
3.2、结合性
4、表达式求值
4.1、整型提升
4.2、算术转换
4.3、问题表达式解析
4.3.1、表达式1
4.3.2、表达式2
4.3.3、表达式3
4.3.4、表达式4
4.3.5、表达式5:
4.4、总结
1、下标访问[]、函数调用()
1.1、[ ] 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。1.2、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(); //这⾥的()就是作为函数调⽤操作符。
test2("hello world");//这⾥的()就是函数调⽤操作符。test2为函数名，"hello world"为参数
return 0;
} 2、结构成员访问操作符
2.1、结构体
C语言已经提供了内置类型，如：char、short、int、long、float、double等，但是只有这些内置类
型还是不够的，假设我想描述学生，描述⼀本书，这时单⼀的内置类型是不行的。描述⼀个学生需要名字、年龄、学号、身高、体重等；描述⼀本书需要作者、出版社、定价等。C语⾔为了解决这个问题，增加了 结构体这种自定义的数据类型，让程序员可以自己创造适合的类型。
结构是⼀些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量，如：标量、数组、指针，甚至是其他结构体。
2.1.1、结构的声明
struct tag
{
member-list;//成员列表
}variable-list;//全局结构体变量 描述⼀个学生：
struct Stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}; //分号不能丢2.1.2、结构体变量的定义和初始化
//代码1：变量的定义
struct Point
{
int x;
int y;
}p1; //声明类型的同时定义全局变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2 在main函数内则是局部变量，main函数外则是全局变量
//代码2:初始化。
struct Point p3 = {10, 20};
struct Stu //类型声明
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
struct Stu s1 = {"zhangsan", 20};//初始化
struct Stu s2 = {.age=20, .name="lisi"};//指定顺序初始化
//代码3
struct Node
{
int data;
struct Point p;
struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化2.2、结构成员访问操作符
2.2.1、结构体成员的直接访问
结构体成员的直接访问是通过点操作符（.）访问的。点操作符接受两个操作数。
如下所示：
#include
struct Point
{
int x;
int y;
}p = {1,2};//创建全局变量以及初始化
int main()
{
printf("x: %d y: %d\n", p.x, p.y);//打印结构体中x y的值
return 0;
} 使用方式：结构体变量.成员名
2.2.2、结构体成员的间接访问
有时候我们得到的不是⼀个结构体变量，而是得到了⼀个 指向结构体的指针 。如下所示：
#include
struct Point
{
int x;
int y;
};
int main()
{
struct Point p = {3, 4};//创建局部变量以及初始化
struct Point *ptr = &p;//ptr位结构体类型指针变量 *代表指针符号 ptr指向p的地址 &为取地址符号
ptr->x = 10;
ptr->y = 20;
printf("x = %d y = %d\n", ptr->x, ptr->y);
return 0;
} 使用方式：结构体指针->成员名
注：结构体的间接访问只需知道这个东西即可，后面自定义类型章节还会详细讲解间接访问。
综合举例：
#include
#include
struct Stu
{
char name[15];//名字
int age; //年龄
};
void print_stu(struct Stu s)
{
printf("%s %d\n", s.name, s.age);
}
void set_stu(struct Stu* ps)
{
strcpy(ps->name, "李四");
ps->age = 28;
}
int main()
{
struct Stu s = { "张三", 20 };
print_stu(s);//打印结构体
set_stu(&s);//修改结构体值
print_stu(s);//打印结构体
return 0;
} 注：修改值需要传地址，因为形参是实参的一份临时拷贝，改变形参不会影响实参。在后序指针还会详细讲解。
3、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。
3.1、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。
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 。
3.2、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（ = ）。
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：运算符优先级
4、表达式求值
4.1、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。( 即储存数据类型小于整型储存的32比特位时就使小于32比特位的数据类型整型提升） 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(int)，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。
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
//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04.2、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。
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。
4.3、问题表达式解析
4.3.1、表达式1
//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 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：
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*f4.3.2、表达式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。
4.3.3、表达式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
4.3.4、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);//输出多少？
return 0;
} 这个代码有没有实际的问题？有问题！
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。
4.3.5、表达式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;
}
//尝试在linux 环境gcc编译器，VS2022环境下都执⾏，看结果。 
VS2022运行结果：
看看同样的代码产生了不同的结果，这是为什么？
简单看⼀下汇编代码，就可以分析清楚.
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。
4.4、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。