C语言操作符详解（上）

前言

在C语言中，C标准提供了丰富的操作符，被用来对数据进行操作和计算，常用数学计算、比较、逻辑运算等操作。操作符是编程语言中非常重要的一部分，它们可以使程序更加简洁、高效，同时也可以增强代码的可读性和可维护性。本文将详细系统介绍C语言操作符，希望能帮读者全面理解C语言操作符！

1. 算术操作符

算术操作符分为以下5种，虽然简单，但还是有一些细节需要注意。

（+）、（-）、（*）、（/）、（%）

• 除了%(取余)操作符之外，其他几个操作符可以作用于整数和浮点数。
• 对于/操作符，如果两个操作数都为整数，执行整数除法。而只要有一个浮点数就执行浮点数除法。
• %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

在C语言中，移位操作符分为以下两种

• <<左移操作符
• >>右移操作符

相关知识补充：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int a = 15;
	//00000000000000000000000000001111 - 原码
	//00000000000000000000000000001111 - 反码
	//00000000000000000000000000001111 - 补码

	int b = -15;
	//10000000000000000000000000001111 - 原码
	//11111111111111111111111111110000 - 反码
	//11111111111111111111111111110001 - 补码
	return 0;
}

Tips：

• 位移操作符的操作数只能是整数。
• 计算机能处理的是二进制的信息。而整数的二进制表示形式分为三种：原码、反码、补码。
• 正整数的原码、反码、补码是相同的。负整数的反码是原码符号位不变，其他未按位取反、反码在加1就得到补码。

2.1 左移操作符(<<)

移位规则：

左边抛弃、右边补0

例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int a = 15;
	//00000000000000000000000000001111 - (a)补码

	int b = a << 1;
	//对a的补码右移一位得到b的补码，左边抛弃，右边补0
	//00000000000000000000000000011110 - （b）补码
	//00000000000000000000000000011110 - （b）反码
	//00000000000000000000000000011110 - （b）原码
	
	printf("b=%d\n", b); //b得值为：30
	return 0;
}

2.2 右移操作符（>>）

移位规则：

C语言中，右移运算分为两种：

1. 逻辑右移:左边用0填充，右边丢弃。
   2. 算术右移：左边用原该值的符号位填充，右边丢弃。

上述两种运算方式，C语言没有明确规定到底是算术右移还是逻辑右移。但一般编译器上采用的是算术右移。
例子：

int main()
{
    
    
	int a = -15;
	//10000000000000000000000000001111 - 原码
	//11111111111111111111111111110000 - 反码
	//11111111111111111111111111110001 - 补码

	int b = a >> 1;
	//左边用原该值的符号位填充，右边丢弃
	//11111111111111111111111111111000 - 补码
	//11111111111111111111111111110111 - 反码
	//10000000000000000000000000001000 - 原码
	
	printf("b=%d\n", b); //b的值为：-8
	return 0;
}

警告：
对于移位运算符，不要移动负位数，这个行为C标准未定义的。

int num=10;
num>>-1; //error

3. 位操作符

在C语言中，位操作符有以下三种：&(按位与)、|(按位或）、^(按位异或)。
Tips:位操作符的操作数必须是整数，同时也是操作二进制位的。

3.1 按位与（&）

& — 补码对应的二进制位有0则为0，两个同时为1才是1.

例子：

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	//00000000000000000000000000000011 - 补码
	int b = -5;
	//10000000000000000000000000000101 - 原码
	//11111111111111111111111111111010 - 反码
	//11111111111111111111111111111011 - 补码

	int c = a & b;
	//&补码对应的二进制位有0则为0，两个同时为1才是1.
	//00000000000000000000000000000011 - 补码（a）
	//11111111111111111111111111111011 - 补码（b）
	//00000000000000000000000000000011 - 补码（c）

	printf("c=%d\n", c); //c的值为：3
	return 0;
}

3.2 按位或（|）

| — 补码对应的二进制位有1则为1，两个同时为0才是0.

例子：

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	//00000000000000000000000000000011 - 补码
	int b = -5;
	//10000000000000000000000000000101 - 原码
	//11111111111111111111111111111010 - 反码
	//11111111111111111111111111111011 - 补码

	int c = a | b;
	//&补码对应的二进制位有1则w为1，两个同时为0才是0.
	//00000000000000000000000000000011 - 补码（a）
	//11111111111111111111111111111011 - 补码（b）
	//11111111111111111111111111111011 - 补码（c）

	//11111111111111111111111111111010 - 反码（c）
	//10000000000000000000000000000101 - 原码（c）

	printf("c=%d\n", c);//c的值为：-5
	return 0;
}

3.4 按位异或（^）

|^— 补码对应的二进制位不相同则为1，两个相同则为0.

int main()
{
    
    
	int a = 3;
	//00000000000000000000000000000011 - 补码
	int b = -5;
	//10000000000000000000000000000101 - 原码
	//11111111111111111111111111111010 - 反码
	//11111111111111111111111111111011 - 补码

	int c = a ^ b;
	//^ 补码对应的二进制位不相同则为1，两个同时为1或0时才是0.

	//00000000000000000000000000000011 - 补码（a）
	//11111111111111111111111111111011 - 补码（b）
	//11111111111111111111111111111000 - 补码（c）

	//11111111111111111111111111110111 - 反码（c）
	//10000000000000000000000000001000 - 原码（c）

	printf("c=%d\n", c);//c的值为：-8
	return 0;
}

3.5 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。

int main()
{
    
    
	int a = 10;
	int b = 20;
	//交换,按位异或是支持交换律的
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

• 按位异或是支持交换律的。

4. 关系操作符

这些关系运算符比较简单，没什么可介绍的。

5. 单目操作符

单目操作符介绍：

5.1 单目操作符（!）

(!)逻辑反操作,顾名思义就是把真变成假，把假变成真。

int main()
{
    
    
	int flag = 0;//下面两种判断flag为0就执行语句的方法，效果一样
	//方法1：
	if (flag == 0)
	{
    
    
		//语句；
	}

	//方法2：flag为0，则为假。!flag则为真，执行语句
	if (!flag)
	{
    
    
		//语句；
	}
	return 0;
}

5.2 单目操作符（~）

单目操作符（~）是按补码二进制位全部取反.(包括符号位）

例子：

int main()
{
    
    
	int a = 0;
	//00000000000000000000000000000000 - 补码

	int b = ~a;
	//~a--对a的补码全部取反
	//11111111111111111111111111111111 - 补码
	//11111111111111111111111111111110 - 补码
	//10000000000000000000000000000001 - 原码

	printf("%d\n", b); //b的值位：-1
	return 0;
}

5.3 单目操作符（&、*）

单目操作符（&、*）都运用于指针。

int main()
{
    
    
	int a = 0;
	//pa是指针变量
	int* pa = &a; //&—取地址操作符—取出a的地址
	
	//解引用操作符（间接访问操作符）—通过pa中存放的地址，找到指向的空间（内容）
	*pa = 20;
	return 0;
}

5.4 单目操作符（++、–）

单目单目操作符++（- -），分为前置++（- -）和后置++（–）
前置++（–）: 先++(- -),在使用。
后置++（–）: 先使用，在++(- -)。

例子1：

int main()
{
    
    

	int a = 2;
	int b = --a; //前置--，先--，在使用
	//a=a-1,b=a
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);//a，b的值都为：1	
	return 0;
}

例子2：

int main()
{
    
    
	int a = 2;
	int b = a--; //后置--，先使用，在--
	//b=a,a=a-1
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);//a的值为1，b的值为2
	return 0;
}

前置++和后置++同理。

5.5 单目操作符（sizeof）和数组

单目操作符（sizrof）用于计算操作数的类型长度。（单位字节）

#include <stdio.h>
void test1(int arr[])
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(arr));
}

void test2(char ch[])
{
    
    
	printf("%d\n", sizeof(ch));
}
int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     0 };
	char ch[10] = {
    
     0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));//10X4
	printf("%d\n", sizeof(ch)); //10X1
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;
}

运行结果（x64环境下）：

上述前两个结果毋庸置疑，但为什么后两个都是8byte呢？
上面调用函数test1()和test2(),传过去的是指针。C语言中，在64位机器上(x64)，指针大小为8byte;在32位机器上(x86)上，指针大小为4byte.

6. 逻辑操作符

C语言中，逻辑操作符分为以下两种：

&&—逻辑与
||—逻辑或

简单来说：逻辑与(&&)就是两个同时城里时为真，否则为假；逻辑或(||)则是只要有一个成立则为真，否则为假。
Tips：

• &&操作符，左边为假，右边就不计算了。
• ||操作符，左边为真，右边就不用计算了。

例子1：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	//后置++，先使用a，后再执行++
	//&&操作符，左边为假，右边就不计算了
	//a先使用，为0，则为假。所以&&后面所有运算都不执行
	i = a++ && ++b && d++;
	//结果：a=1 b=2 c=3 d=4
	printf("a=%d b=%d c=%d d=%d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}

例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	//||操作符，左边为真，右边就不用计算了。
	//使用b时，b先++后使用，别的值为3，非0为真。所以后面所有运算都不进行
	i = a++ || ++b || d++;
	//结果：a=1 b=3 c=3 d=4
	printf("a=%d b=%d c=%d d=%d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}

7. 关系操作符

C语言中，关系操作符如下：表达式exp1为真，则执行表达式exp2，否则执行表达式exp3.

exp1 ? exp2 : exp3

例子：

int main()
{
    
    
	int a = 0;
	int b = 0；
	//a为0小于5，执行表达式xep3。所以b=-3
	b = (a > 5) ? 3 : -3;
	return 0;
}

8. 逗号表达式

C语言中，逗号表达式就是：用逗号隔开的多个表达式。

exp1, exp2, exp3, …expN

例子：

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("c=%d\n", c);//结果为：c=13
	return 0;
}

那在上述代码中，为什么c的值最终为13呢？

• 逗号表达式中，从左到右依次计算。整个表达式的结果为最后一个表达式的结果。

例子：

int d=1;
if(a=a+1,c=a/2,d>0)//d大于0，结果为真，执行if后的语句块
{
    
    
	…
}

9. 下标引用、函数调用和结构成员

9.1 [ ] 下标引用操作符

在C语言中，下标引用的操作数为：一个数组名 + 一个索引值（两个操作数满足交换律）

例子：

int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };//数组的起始是有下标的，下标从0开始
	//			    0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9
	printf("%d\n", arr[2]);// [] 下标引用操作符，arr和2是两个操作数
	printf("%d\n", 2[arr]);
	return 0;
}

• 上述代码中2[arr]虽然看起来奇怪，但却是成立的，和arr[2]等价。[ ]和+一样，都是操作数，和两个操作数的前后顺序无关。

9.2 ( ) 函数调用操作符

( ) 函数调用操作符可以接受一个或多个操作数：第一个操作数是函数名，剩余操作数就是传递给函数的参数。

例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int Add(int x, int y)
{
    
    
	return x + y;
}

int main()
{
    
    
	int len = strlen("abc");//( )函数调用操作符
	//（）的操作数是：strlrn 和 "abc
	printf("%d\n", len);

	int c = Add(3, 5);//( ) 函数调用操作符
	//（）的操作数是：Add 和3 5
	//对于函数调用操作符来说，至少有一个操作数

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

9.3 访问一个结构的成员

在C语言中，访问一个结构的成员有两种方式：

. — 结构体 . 成员名
-> — 结构体 -> 成员名

例子1：

#include <stdio.h>
//定义一个struct Book类型
struct Book
{
    
    
	char name[30];
	char author[20];
	float price;
};

int main()
{
    
    
	struct Book b= {
    
     "C primer Plus","Stephen Prate",47.8f };//创建一个变量b
	//结构体.成员名，答应相关信息
	printf("%s %s %.1f\n", b.name, b.author, b.price);
	return 0;
}

例子2：

struct Book
{
    
    
	char name[30];
	char author[20];
	float price;
};
//定义过程
void print(struct Book* b)
{
    
    
	//结构指针->成员名，访问成员
	printf("%s %s %.1f\n", b->name, b->author, b->price);
}

int main()
{
    
    
	struct Book b= {
    
     "C primer Plus","Stephen Prate",47.8f };//创建一个变量b
	//封装print()函数，打印信息
	print(&b);
	return 0;
}

10. 结尾

本篇文章到此就结束了！在C语言操作符详解（上）已经将C语言中所有操作全部详细系统的介绍完了，接下来将在C语言操作符详解（下）中详细介绍编译器执行这些代码背后所做的事情、操作符优先级、结合性以及求值顺序！
创作不易，如果对你有帮助，记得点赞加关注哦！感谢您的支持，同时也欢迎读者发表自己的见解！
C语言操作符详解（下）