【初阶C语言】操作符详解总结（万字）

编程语言 2023-04-09 02:59:34 阅读次数: 0

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操作符详解

1. 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. 单目操作符
  6. 关系操作符
  7. 逻辑操作符
  8. 条件操作符
  9. 逗号表达式
  10. 下标引用、函数调用和结构成员

2. 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。
#include <stdio.h>

int main()
{
    
    
	//  / 除法 - 得到的是商
	// 除法操作符的两个操作数都是整数的话，执行的是整数除法
	// 除法操作符的两个操作数只要有一个浮点数，执行的是小数除法
	// 
	//  % 取模（	取余）得到的是余数
	//  取模操作符的操作数必须是整数

	printf("%lf\n", 10 / 3.0);//5
	printf("%d\n", 10 % 2);//0
	return 0;
}

3. 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。

3.1 整数的二进制是怎么形成的

整数的二进制表示形式有三种：原码，反码，补码

原码：把一个数按照正负直接翻译成二进制就是原码
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

注意：

  1. 正整数的原码，反码，补码是相同的
  2. 负整数的原码，反码，补码是要计算的
  3. 最高的一位表示符号位，0表示正数，1表示负数
  4. 整数在内存中储存的是补码（二进制）

原码到补码是取反+1，补码到原码是取反+1或-1取反。

3.2 左移操作符

移位规则：

左边抛弃、右边补0

int main()
{
    
    
	int a = -3;
	//10000000000000000000000000000011
	//11111111111111111111111111111100
	//11111111111111111111111111111101 - 补码
	//
	int b = a << 1;
	//11111111111111111111111111111010
	//11111111111111111111111111111001
	//10000000000000000000000000000110

	//11111111111111111111111111111010
	//10000000000000000000000000000101
	//10000000000000000000000000000110
	printf("%d\n", b);//-6
	printf("%d\n", a);//-3

	return 0;
}

3.3 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

右移的时候，到底采用的是算数右移还是逻辑右移，是取决于编译器的！

//>> 右移操作符
//VS：算术右移
int main()
{
    
    
	int a = -5;
	//10000000000000000000000000000101
	//11111111111111111111111111111010
	//11111111111111111111111111111011
	//
	int b = a >> 1;
 
	//11111111111111111111111111111101
	//11111111111111111111111111111100
	//10000000000000000000000000000011
	//-3
	printf("b = %d\n", b);
	printf("a = %d\n", a);//-5

	return 0;
}

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

4. 位操作符

位操作符有：

& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
注：他们的操作数必须是整数。

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a ^ b;//按位异或 - 对应的二进制位，相同为0，相异为1
	//11111111111111111111111111111011 - -5的补码
	//00000000000000000000000000000011 - 3的补码
	//11111111111111111111111111111000
	//11111111111111111111111111110111
	//10000000000000000000000000001000 - 结果为-8

	int c = a | b;//按位或 - 有1则是1
	//11111111111111111111111111111011 - -5的补码
	//00000000000000000000000000000011 - 3的补码
	//11111111111111111111111111111011 - 结果为-5

	int c = a & b;//按位与 - 两个都是1，结果才为1
	//00000000000000000000000000000011 - 3的补码
	//10000000000000000000000000000101 - 5的原码
	//11111111111111111111111111111010
	//11111111111111111111111111111011 - -5的补码
	//00000000000000000000000000000011 - 3的补码
	//00000000000000000000000000000011 - 结果为3
	printf("%d\n", c);

	return 0;
}

一道变态的面试题：

编写代码实现：不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换。

int main()  //三种方法，其中第三种是不需要临时变量的
{
    
    
	int a = 3;
	int b = 5;
	//int tmp = 0;
	printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
	//3
	//a = a ^ b;
	//b = a ^ b;
	//a = a ^ b;

	//2
	/*a = a + b;
	b = a - b;
	a = a - b;*/
	//1
	//tmp = a;
	//a = b;
	//b = tmp;
	printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);

	return 0;
}

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。

int main()        //思路
{
    
    
	int a = 11;
	a & 1;
	a = a >> 1;
	//00000000000000000000000000001011
	//00000000000000000000000000000001
	//00000000000000000000000000000001

	return 0;
}
//方法1
#include <stdio.h>
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 <stdio.h>
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 <stdio.h>
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。

5. 赋值操作符

赋值操作符是一个很棒的操作符，他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。

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？
那同样的语义，你看看：
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

  1. +=
  2. -=
  3. *=
  4. /=
  5. %=
  6. 右 >>=
  7. 左 <<=
  8. &=
  9. |=
  10. ^=

这些运算符都可以写成复合的效果。

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	a = a + 3;
	a += 3;

	a = a >> 3;
	a >>= 3;

	a = a ^ 5;
	a ^= 5;

	return 0;
}

6. 单目操作符

6.1 单目操作符介绍

逻辑反操作 !
负值 -
正值 +
取地址 &
sizeof 操作数的类型长度（以字节为单位）
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 *

int main()
{
    
    
	int flag = 5;
	if (flag)//flag为真做什么
	{
    
    

	}
	if (!flag)//flag为假做什么
	{
    
    

	}
	return 0;
}
int main()
{
    
    
	int a = 10;
	int* p = &a;//&取地址操作符
	*p = 20;//解引用操作符(间接访问操作符)

	//int arr[10];
	//&arr;//取出数组的地址

	return 0;
}

int main()
{
    
    
	int a = 10;
	printf("%d\n", sizeof a);
	printf("%d\n", sizeof(a));

	printf("%d\n", sizeof(int));

	int arr[10] = {
    
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr[0]));
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	printf("%d\n", sz);

	return 0;
}

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	a = 10;
	a + 3 = 15;//err
	return 0;
}



int main()
{
    
    
	int a = 0;
	//00000000000000000000000000000000
	//11111111111111111111111111111111
	//11111111111111111111111111111110
	//10000000000000000000000000000001
	//
	printf("%d\n", ~a);

	return 0;
}


int main()
{
    
    
	int a = 3;
	//00000000000000000000000000000011
	//00000000000000000000000000001000
	a |= (1 << 3);
	printf("%d\n", a);

	//00000000000000000000000000001011
	//11111111111111111111111111110111
	a &= (~(1 << 3));
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

int main()
{
    
    
	int a = 10;
	//int b = --a;//前置--，先--，后使用
	int b = a--;//后置--，先使用，后--
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);

	//printf("%d\n", ++a);//前置++，先++，后使用
	//printf("%d\n", a);

	//int b = a++;//后置++，先使用，再++
	//int b = a,a=a+1;
	//printf("a=%d b=%d\n", a, b);

	return 0;
}

问题代码
int main()
{
    
    
	int a = 1;
	int b = (++a) + (++a) + (++a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

int main()
{
    
    
	float a = 3.14f;
	int b = (int)a;
	//int b = int(a);//err
	return 0;
}

6.2 sizeof 和 数组

void test1(int arr[])
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(arr));//(2)
}
void test2(char ch[])
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(ch));//(4)
}
int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     0 };
	char ch[10] = {
    
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));//(1)
	printf("%d\n", sizeof(ch));//(3)
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;
}

问：
（1）、（2）两个地方分别输出多少？ 40，4（该环境为X86，X64结果为8）
（3）、（4）两个地方分别输出多少？10，4（该环境为X86，X64结果为8）

7. 关系操作符

关系操作符

1.>
2.=
3.<
4.<=
5.!= 用于测试“不相等”
6.== 用于测试“相等”

这些关系运算符比较简单，但要注意在编程的过程中== 和=不小心写错，导致的错误。

8. 逻辑操作符

逻辑操作符有哪些：

&& 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

int main()
{
    
    
	int a = 3 && 0;// 0
	//printf("%d\n", a);

	int a = 2 || 0;//1 
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

逻辑与和或的特点：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ && ++b && d++;  //结果为1，2，3，4

	i = a++ || ++b || d++;  //结果为1，2，3，4
	printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);

	return 0;
}

&& 操作符左边为假，右边不再计算
| |操作符左边为真，右边不再计算

9. 条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3

9.1 练习1

1.
if (a > 5)
b = 3;
else
b = -3;

转换成条件表达式，是什么样？

int main()
{
    
    
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d", &a);
	b = ((a > 5) ? 3 : -3);
	printf("%d\n", b);

	return 0;
}

9.2 练习2

使用条件表达式实现找两个数中较大值

int main()
{
    
    
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int m = (a > b ? a : b);
	printf("%d\n", m);

	return 0;

10. 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。

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\n", c);
	return 0;
}

逗号表达式的另一种好处

a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{
    
    
	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
}

11. 下标引用、函数调用和结构成员

11.1 [ ] 下标引用操作符

操作数：一个数组名 + 一个索引值

int main()
{
    
    
	//3 + 4;
	int arr[10] = {
    
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%d\n", arr[5]); //结果为6

	return 0;
}

int arr[10];//创建数组
arr[5] = 6;//实用下标引用操作符。
[ ]的两个操作数是arr和5

11.2 ( ) 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 <string.h>
int Add(int x, int y)
{
    
    
	return x + y;
}
void test()
{
    
    

}
int main()
{
    
    
	int len = strlen("abc");//()函数调用操作符
	printf("%d\n", len);
	int c = Add(3, 5);//Add,3,5 都是()的操作数
	test();
	return 0;
}

11.3 访问一个结构的成员

. 结构体.成员名
-> 结构体指针->成员名

//结构成员访问操作符

struct S
{
    
    
	int num;
	char c;
};

void test(struct S* ps)
{
    
    
	/*printf("%d\n", (*ps).num);
	printf("%c\n", (*ps).c);*/
	//-> 结构成员访问操作符
	//结构体指针->结构体成员
	printf("%d\n", ps->num);
	printf("%c\n", ps->c);
}
int main()
{
    
    
	struct S s = {
    
    100, 'b'};//结构体的初始化使用{}
	//打印结构中的成员数据
	//printf("%d\n", s.num);
	//printf("%c\n", s.c);
	//. 操作符     结构体变量.结构体成员名
	test(&s);
	return 0;
}

12. 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。

12.1 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。

举个例子：

int main()
{
    
    
	char a = 3;
	//00000000000000000000000000000011
	//00000011-截断
	char b = 127;
	//00000000000000000000000001111111
	//01111111-截断
	
	char c = a + b;
	//00000000000000000000000000000011
	//00000000000000000000000001111111
	//00000000000000000000000010000010
	//10000010 - c
	//整型提升
	printf("%d\n", c);
	//11111111111111111111111110000010
	//11111111111111111111111110000001
	//10000000000000000000000001111110
	//-126

	return 0;
}

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？

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1:

int main()
{
    
    
	//char -128~127
 //unsigned char
	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 a0xb6 , b0xb600 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

例子2：

int main()
{
    
    
	char c = 1;
	char d = 2;

	printf("%u\n", sizeof(c));//1
	printf("%u\n", sizeof(+c));//4
	printf("%u\n", sizeof(-c));//4
	printf("%u\n", sizeof(c+d));//4

	return 0;
}

例子2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© ,就是1个字节.

12.2 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。

float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换，会有精度丢失

12.3 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
    操作符优先级比较
    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

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：

*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


```c
//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：非法表达式程序的结果。

//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。

//代码5
#include <stdio.h>
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，VS环境下都执行，看结果。

linux 环境gcc编译器结果为10
VS环境下结果为12
所以该代码不可靠有问题

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转载自blog.csdn.net/m0_75058342/article/details/129388013
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