【C语言】操作符详解

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-10-14 15:33 34阅读 0赞

**目录**

一、算数操作符

二、移位操作符

1.左移操作符

2.右移操作符

(1) 逻辑右移

(2) 算术右移

(3)小总结

三、位操作符

四、赋值操作符

五、单目操作符

六、关系操作符

七、逻辑操作符

八、 条件操作符

九、逗号表达式

十、下标引用、函数调用和结构成员

1. \[ \]下标引用操作符

2. ( )函数调用操作符

3. 访问一个结构的成员

十一、表达式求值

1.隐式类型转换

2.算术转换

3.操作符的属性

十二、操作符优先级

--------------------

## 一、算数操作符 ##

> **+ - \* / %**

*  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
 *  **对于 / 操作符**如果两个操作数都为整数，执行整数除法。**但是，只要有浮点数参与运算就是浮点数除法**
 *  **% 要求两个操作数必须为整数，得到的是余数**

![607b6bcd526c489a824156f376bab007.png][]

## 二、移位操作符 ##

> **>> 右移操作符**
> 
> **<< 左移操作符**
> 
> **注意：移位操作符的操作数只能是整数**

### **1.左移操作符** ###

规则巧记：**左边抛弃，右边补0**

![19388be1d25140dba483f33e9106193d.png][]

这里假设存的是 int n =15;的二进制 进行左移 n<<1; 如果n 在没有被左移赋值的情况下，n自身的值是不会发生变化。（这里与自增自减不一样）

在深层次看一下，一个数 n<<1， 发现相当于该数 n \* 2^1。n << 2; 等于 n \* 2^2

### 2.右移操作符 ###

#### (1) 逻辑右移 ####

移位规则：**右边舍弃，左边补0**

![3731150b76f74f07a43ee2f267559058.png][]

假设内存 存放的是 -1 补码的二进制

#### (2) 算术右移 ####

移位规则：**右边舍弃，左边用原值的符号位进行填充**

![743163d85ee747e4b0f0827b1c730ae1.png][]

####  **(3)小总结** ####

如果 算术右移与 逻辑右移 总是分不清。**巧记：**（算术右移，可以想象成 算数，既然算数肯定会有正负，进而想到 左边填充的是原符号位）

**注意：对于位操作符，不存在移动负数位，C语言标准并未规定**

> int num = 10;
> 
> num>> -1; //error（不要多次一举）
> 
> num << 1; // ok 右移 -1 这不相当于 左移 1 嘛。

## 三、位操作符 ##

> & //按位与 巧记：**有0则0**，其中 一个数 **a&1** 可求 该数的每一个二进制位
> 
> | //按位或 巧记：**有1则1**
> 
> ^ //按位异或 巧记：**相同为0，相异为1**
> 
> **注：操作数必须是整数**

**【例】1**

>     #include<stdio.h>
>     
>     int main() 
>     {
>     	int a = 1;
>     	//0001
>     	int b = 2;
>     	//0010
>     	
>     	/*
>     	* a& b;
>     	* 0001
>     	* 0010
>     	* 0000
>     	* 
>     	* a|b
>     	* 0001
>     	* 0010
>     	* 0011
>     	* 
>     	* a^b
>     	* 0001
>     	* 0010
>     	* 1100
>     	*/
>     	return 0;
>     }

接下来看一道面试题

**【例】2** **不能创建临时变量（第三变量），实现两个数的交换**

解法一：

两个数进行来回加减来进行两个数的交换，通过调试的监视的窗口我们可以看到两个数的交换

![0a67315601fc43c19f83ff5a3aef520f.png][]

解法二:

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

![90d0db815cc749e1b4a50327e6035b14.png][]

从打印结果可以看到a 与 b的值进行了交换

【解析】^ 按位异或 **相同为0，相异为1**（可以理解为 相同假，相异为真）

![c4cda21301f74a7f84a6ab0ac5eadb76.png][]

前面，提到 可以用a&1 该数的每一个二进制位，看下方例题

【例】**编写代码，求一个整数存储在内存中的二进制中1的个数**

#include<stdio.h>
    int main()
    {
    	int n = 10;
    	int count = 0;
    	//  0000 1010
    	//  0000 0001
    	int i = 0;
    	for (i = 0; i < 32;i++)
    	{
    		if (n & 1 == 1)
    		{
    			count++;
    		}		
    		n = n>>1;
    	}
    	printf("%d",count);
    	return 0;
    }

这里用到了 >> 和 ^

解法二：

#include<stdio.h>
    int main()
    {
    	int n = 10;
    	int count = 0;
    	while (n) 
    	{
    		if (n%2 == 1)
    		{
    			count++;
    		}
    		n /= 2;
    	}
    	return 0;
    }

这里的思路是 因为计算机存储是二进制 0 和1 ，%2取余判断是否为1，/2进行下一位

解法三：

#include<stdio.h>
    int main()
    {
    	int n = -1;
    	
    	int i = 0;
    	int count = 0;
    	while (n)
    	{
    		count++;
    		n = n & (n - 1);
    	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
    	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
    	//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
    	}
    	printf("%d ", count);
    	return 0;
    }

这里的优化 是借助 两个数差1 进行按位与，一个一个位找1

## 四、赋值操作符 ##

**= 这是赋值符，不是等于！！！**

赋值操作符 给一个变量进行赋值 **注意赋值操作符的优先级比较低（包括复合赋值符）**

int age = 18;
        age = 20;  //对变量进行赋值

赋值操作符支持连续使用;

int a = 0;
    int b = 10;
    int c = 1;
    a = b = c+1;  //这里是连续赋值

虽然可以连续赋值，但是代码的可读会下降

b = c+1;
    a = b;
    //这样子是不是看着更用以理解

代码的可读性也是很重要的

接下来看复合赋值符都有哪些

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

int a = 10;
    a = a+10;
    //可以写成这样
    a += 10;

其他复合赋值符同上方用法一致

## 五、单目操作符 ##

单目操作符就是操作数只有一个

![e1187e62dc374b99b9b39725fae891dc.png][]

sizeof （）括号里面不是类型时可以省略（），说到sizeof ，其中 **size\_t 是一种类型**，是一种无符号整型的，size\_t 就是为sizeof专门设计的一种类型，打印时使用%zd,但是size\_t 在不同平台下可能是 unsigned int 也有可能是 unsigned long long int

sizeof(数组名) ，计算的是整个数组的大小

**++前置，先对该数+1，然后再去使用这个数**

**++后置，相当于 先使用该数，然后在对该数进行 +1**

\-- 与上方的++同理

## 六、关系操作符 ##

> > 、 >= 、 < 、 <= 、!= 、==

**注意：== 这个是 等于**

**= 这个是 赋值**

## **七、逻辑操作符** ##

> **&& 逻辑与**
> 
> **|| 逻辑或**

要区分

& 与 && ; | 与 ||

1&2 ---> 0

1&&2 ---> 1 (左边为假，右边无需计算，直接为假)

1 | 2 ---> 3

1 || 2 ---> 1 （左边为真，右边无需计算，直接为真）

**【例】1笔试题，求结果输出的值**

#include<stdio.h>
    int main()
    {
    	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
    	i = a++ && ++b && d++;
    	printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
    	return 0;
    }

【结果】a = 1 b = 2 c = 3 d = 4

**解析**  首先 a = 0 ，a++ ,是先使用后 +1，又有&& (左边为假，右边无需计算，直接为假)

打印的是 a = 1,其他值正常打印

**【例】2** **对这个题进行改编 a = 1**

#include<stdio.h>
    int main()
    {
    	int i = 0, a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;
    	i = a++ && ++b && d++;
    	printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
    	return 0;
    }

**【结果】** **a = 2 b = 3 c = 3 d = 5**

**解析** a = 1时,左边为真，后面表达式继续进行计算，进而 a = 2, b = 3,c =3 ,d= 5

【例】3 **对这个题进行改编 && 改为 || ， 并求出i 的值**

#include<stdio.h>
    int main()
    {
    	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
    	i = a++ || ++b || d++;
    	printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
    	return 0;
    }

【结果】 a = 1 b = 3 c = 3 d = 4 i = 1

解析 因为时逻辑或 （左边为真，右边无需计算，直接为真）虽然先使用 a 为假，但接下来的操作数 ++b , b = 3为真 进而后面无需计算。而 i 表达式里面有真 则 i = 1, 为真

## 八、 条件操作符 ##

> **表达式1 ？表达式2 ：表达式3;**
> 
> 唯一 一个三目操作符

**在这里 看一个 求最大值的代码**

![5fb0fe33c30240b7b920df767de86069.png][]

a>b?a:b; //中文解释 a>b 吗？大于就是a, 不大于就是b

**【例】求三个数的最大值**

#include<stdio.h>
    int main() 
    {
    	int a = 1;
    	int b = 2;
    	int c = 3;
    	int max = 0;
    	max = a > b ? a : b;
    	max = max > c ? max : c;
        printf("%d",max);
        return 0;
    }

这里是使用两次条件操作符进行计算三个数中的最大值

## 九、逗号表达式 ##

> 表达式1 , 表达式2 ，... , 表达式n

**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。**

//代码1
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);//逗号表达式

c 的结果是 13

逗号表达式可以对代码进行优化

a = get_val();
    count_val(a);
    while (a > 0)
    {
    	//业务处理
    	a = get_val();
    	count_val(a);
    }
    
    //使用逗号表达式可以改写为
    while (a = get_val(), count_val(a), a > 0)
    {
    	//业务处理
    }

## 十、下标引用、函数调用和结构成员 ##

### 1. \[ \]下标引用操作符 ###

**注意** 操作数为 一个数组名 + 一个索引值

int arr[20]; //创建数组
    // [ ] 的操作数 是 arr  和 20

### 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 <stdio.h>
    void test1()
    {
    	printf("hehe\n");
    }
    void test2(const char* str)
    {
    	printf("%s\n", str);
    }
    int main()
    {
    	test1();       //（）作为函数调用操作符。
    	test2("hello bit.");//（）作为函数调用操作符。
    	return 0;
    }

### 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;
    }

## 十一、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。

### 1.隐式类型转换 ###

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（8bit）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。

//例
    char a,b,c;
    a = b + c;

在上述代码中，**b和c的值被提升为普通整型（int）**，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

**整型提升**

**整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的**

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**

**【例】1**

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;
    }

【结果】c

实例的a,b要进行整型提升,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.

【a】1101 0110 整型提升1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 0110

【b】1101 0110 0000 0000 整型提升1111 1111 1111 1111 1101 0110 0000 0000

【例】2

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

【结果】1 4 4

实例2中的,c只要参与表达式运算,就会发生整型提升,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

### 2.算术转换 ###

如果某个操作符的 各个操作数的类型不一样，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 **寻常算术转换**

> **long double**
> 
> **double**
> 
> **unsigned long int** 
> 
> **long int**
> 
> **unsigned int**
> 
> **int**

**向上转换**  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**。**

**注意： 算数转换要合理，否则可能会出现精度丢失**

float pi = 3.14;
    
    int num = f;//num = 3 精度丢失

### 3.操作符的属性 ###

复杂表达式的求值有三个影响的因素。

*  **操作符的优先级**
 *  **操作符的结合性**
 *  **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。

## 十二、操作符优先级 ##

**点击下方链接查看**

[链接：操作符优先级][Link 1]

**注意：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。**

[607b6bcd526c489a824156f376bab007.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/607b6bcd526c489a824156f376bab007.png
[19388be1d25140dba483f33e9106193d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/19388be1d25140dba483f33e9106193d.png
[3731150b76f74f07a43ee2f267559058.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/3731150b76f74f07a43ee2f267559058.png
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[c4cda21301f74a7f84a6ab0ac5eadb76.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c4cda21301f74a7f84a6ab0ac5eadb76.png
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[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E8%BF%90%E7%AE%97%E7%AC%A6%E4%BC%98%E5%85%88%E7%BA%A7/4752611