操作符详解—c语言

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1. 操作符分类:

2. 算术操作符

3. 移位操作符 

3.1 左移操作符

3.2 右移操作符

4. 位操作符 

5. 赋值操作符 

6. 单目操作符

6.1 单目操作符介绍 

7. 关系操作符

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8. 逻辑操作符 

9. 条件操作符 

10. 逗号表达式 

11. 下标引用、函数调用和结构成员 

12. 表达式求值 

12.1 隐式类型转换 

12.2 算术转换 

12.3 操作符的属性 


1. 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

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

3. 移位操作符 

<< 左移操作符  将二进制序列向左移动
>> 右移操作符  将二进制序列向右移动

说起移位操作符就要说到二进制了

整数的二进制位表示有三种形式:原码 补码 反码

正整数的原码反码补码都相同

而负整数的反码与补码是要计算的

符号位 0 - 表示正数

            1 - 表示负数

整数在内存中存储的都是二进制的补码

               int a = 5
原码 000000000000000000000000000000000101
反码 000000000000000000000000000000000101
补码 000000000000000000000000000000000101
                               int a = -5
原码 10000000000000000000000000000101
反码 11111111111111111111111111111010 (原码的符号位不变,其他位取反的就是补码)
补码 11111111111111111111111111111011  (反码+1就是补码)

3.1 左移操作符

左移:就是将二进制序列左边丢弃,右边补0

int main()
{
	int a = 5;
	int b = a << 1;
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

 程序运行结果

int main()
{
	int a = -5;
	int b = a << 1;
	printf("%d\n", a);
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

程序运行结果

注意:编译器打印出来的值都是原码 

负数的原码 反码 补码的转换规则

3.2 右移操作符

右移分两种

算术右移:右边丢弃,左边补原符号位

逻辑右移:右边丢弃,左边补0 

到底是算术右移还是逻辑右移是取决于编译器的

注意:对于移位运算符,不要移动负数位,这个是标准未定义的  

4. 位操作符 

& //按(二进制)位与  (对应的二进制位只要有0就为0,只有全1才为1)
//按(二进制)位或     (对应的二进制位只要有1就为1,只有全0才为0)
^ //按(二进制)位异或 (对应的二进制位相同的为0,相异的为1)
注:他们的操作数必须是整数

int main()
{
	int a = 3;
	int b = -5;
	int c = a & b;
	int d = a | b;
	int e = a ^ b;
	printf("%d\n", c);
	printf("%d\n", d);
	printf("%d\n", e);

	return 0;
}
00000000000000000000000000000011  -> 3的补码
11111111111111111111111111111011  -> -5的补码

(再次提醒,编译器打印出来的是原码,而正数原码反码补码相同)
00000000000000000000000000000011  -> 3&-5的结果 结果是3

(补码)
11111111111111111111111111111011  -> 3|-5的结果
10000000000000000000000000000101  (原码) 结果是-5

(补码)
11111111111111111111111111111000  -> 3^-5的结果
10000000000000000000000000001000  (原码) 结果是-8

程序运行结果

一道变态的面试题:

不能创建临时变量(第三个变量),实现两个数的交换

#include <stdio.h>
int main()
{
   int a = 10;
   int b = 20;
   a = a^b;
   b = a^b;
   a = a^b;
   printf("a = %d b = %d\n", a, b);
   return 0;
}

初学者没指望会,知道有这么一种方法即可。

5. 赋值操作符 

赋值操作符是一个很棒的操作符,它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

复合赋值符 

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

比如:int x += 2 ;  //x = x+2

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 

C语言中0表示假,非0表示真

int num =10;
if(num)
{
   printf("hehe\n);
}

//!num 就是假 if语句不进入

1.sizeof(数组名),数组名不是数组首元素的地址,数组名表示整个数组,计算的是整个数组的大小.除这种情况之外,所有的数组名都表示数组首元素的地址。 

 sizeof是一个操作符,不是函数,计算类型创建的变量所占内存的大小,单位是字节 。

sizeof()中的表达式不参与计算 

一道有关sizeof的恶心的题目

#include <stdio.h>
int i;
int main()
{
    i--;
    if (i > sizeof(i))
    {
        printf(">\n");
    }
    else
    {
        printf("<\n");
    }
    return 0; 
}

问:程序会输出什么内容?

解释:首先全局变量如果没被初始化,会被默认设置成0,所以此时i的值就是0;而sizeof操作符,它的返回值是size_t的,size_t代表的是无符号的数,这里这个表达式就要(i > sizeof(i))进行算术转换,编译器会自动将左侧i自动转换为无符号整形的数据,-1对应的无符号整形是一个非常大的数字,超过4或者8,故最后的结果是打印出来“>”。

& 取地址和 * 间接访问操作符(解引用操作符)

int main()
{
	//& 取地址操作符
	//* 解引用操作符(间接访问操作符)

	int a = 10;
	int* pa = &a;
	*pa = 20;//* - 解引用操作符
	//
	//*&a ==> a;
	return 0;
}

7. 关系操作符

> >= < <= !=  ==

没什么好说的 

8. 逻辑操作符 

&&   逻辑与
||      逻辑或

逻辑与 只有左右两个表达式全为真,整个表达式才为真

逻辑或 只有左右两个表达式全为假,整个表达式才为假 

int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	//i = a++ && ++b && d++;

	i = a++ || ++b || d++;

	printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}

分析:i = a++ || ++b || d++; a++先使用a,再++,ay一·开始是0,往下走,++b,先b++,在使用,而整个表达式的值已经为真,则后面的d++没有执行,故程序运行结果是1 ,3 ,3 ,4。

9. 条件操作符 

exp1 ? exp2 : exp3

如果语句1为真,表达式结果就为语句2,反之则为语句3 

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int m = (a > b ? a : b);
	printf("%d\n", m);
	return 0;
}

10. 逗号表达式 

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);
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

11. 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。

注意:可以没有参数

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 <stdio.h>
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;
}

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。 

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?

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

举两个例子 

int main()
{
	char c1 = 3;
	//首先要进行整型提升
	//00000000000000000000000000000011
	//00000011 - c1
	char c2 = 127;
	//首先要进行整型提升
	//00000000000000000000000001111111
	//01111111 - c2
	

	char c3 = c1 + c2;
	//00000000000000000000000000000011
	//00000000000000000000000001111111
	//00000000000000000000000010000010
	// 这里要发生截断
	//10000010 - c3
	// 此时c1是字符型,但我们是要以整型形式打印,所以还要进行整型提升。
	//11111111111111111111111110000010 补码
	//11111111111111111111111110000001 反码 
	//10000000000000000000000001111110 原码
	//-126
	
	printf("%d\n", c3);//
	
	return 0;
}
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;
}

例子中的 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

int main()
{
	char c = 1;
	printf("%u\n", sizeof(c));
	printf("%u\n", sizeof(+c));
	printf("%u\n", sizeof(-c));
	return 0;
}

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. 

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

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

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(一定是相邻操作符)
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。

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。

比如,该代码在几种编译环境下得出的结果都不相同。

#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 1;
int ret = (++i) + (++i) + (++i);
printf("%d\n", ret);
printf("%d\n", i);
return 0;
}

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