操作符
- 前言
- 一、操作符分类
- 二、算数操作符
- 三、移位操作符
- （一）原码、补码、反码
- （二）操作符应用
- 1.左移操作符
- 2.右移操作符
- （1）简单介绍（-1的补码）
- （2）算术右移
- （3）逻辑右移
- （4）警告
- （5）编译器移位运算
- 四、位操作符
- （一）概念
- （二）按位与
- （三）按位或
- （四）按位异或
- （五）小练习
- 五、赋值操作符
- 六、单目操作符
- （一）介绍
- 1.引言
- 2.汇总
- 3.逻辑反操作
- 4.负值和正值操作符
- 5.取地址和解引用操作符
- 6.sizeof操作符
- 7.二进制按位取反操作符
- （1）概念：所有位按位取反，但只针对整数。
- （2）综合应用
- 8.前置++（- -）和后置++（- -）
- 9.强制类型转换
- （二）sizeof与数组
- 七、关系操作符
- 八、逻辑操作符
- 九、条件操作符
- 十、逗号表达式
- 十一、下标引用、函数调用和结构成员
- （一）[]下标引用操作符
- （二）()函数调用操作符
- （三）访问一个结构的成员
- 十二、表达式求值
- （一）隐式类型转换
- （二）算术转换
- （三）操作符的属性
- 总结
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前言
操作符可以说是家家必备但不怎么重视的一个C语言武器，那今天我就详细讲一讲C语言当中的操作符，让大家能够很好的理解操作符并运用它们。
一、操作符分类
算数操作符、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、结构调用和结构成员
二、算数操作符
操作符：＋ - * / %
1.对于%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。
三、移位操作符
（一）原码、补码、反码
#include//2进制
//整数的2进制的表现形式，其实有三种
//原码、补码、反码
//在计算机内，内存中存储的是补码的二进制
//所以在参与移位的时候，移动的都是补码
//12 - 数值
//2进制：1100
//8进制：14
//16进制：c
//
int main() {//按照一个数的正和负直接写出它的二进制表示形式得到的就是原码
//
//正数的原码、补码、反码是相同的
//负数的原码、补码、反码需要进行计算
//负数反码 - 原码的符号位不变，其他位按位取反
//负数补码 - 反码＋1/原码的符号位不变，从右往左找第一个1，这些位不变，其余位取反
//
//整形占4个字节(32个比特位)
//a - 00000000000000000000000000001010 - 原码
//a - 00000000000000000000000000001010 - 补码
//a - 00000000000000000000000000001010 - 反码
int a = 10;
//b - 10000000000000000000000000001010 - 原码
//b - 11111111111111111111111111110101 - 反码
//b - 11111111111111111111111111110110 - 补码
int b = -10;
return 0;
}
操作符的左右移移动的都是补码的二进制，因为计算机内存中存储的就是补码的二进制。关于原码、补码、反码的知识，在程序注释行里解释过了，大家要仔细看看并理解理解。
大家可以根据下面这张图来理解一下原码、补码和反码。
（二）操作符应用
1.左移操作符
（1）正数
计算规则：左边丢弃，右边补0。
（2）负数
计算规则与正数一样。
（3）总结
1.左移操作符左移1位是原本的值进行平方操作。
2.左移后那个最左边的数就是符号位，即使是0，最后结果也是0。
3.计算规则：最高位舍弃，新的第一位做符号位，末位补0。
2.右移操作符
（1）简单介绍（-1的补码）
大家可以进入调试窗口看一看内存分布，发现-1是在内存中存储的是32个1，而展现在我们面前的是16进制数，是因为方便好看。
而当再考虑补几的时候犹豫了，到底补1呢还是补0呢？这就牵扯到算术右移与逻辑右移了！
（2）算术右移
右边丢弃，左边补原本符号位，原本符号位是什么，左边就补充什么符号位。
（3）逻辑右移
右边丢弃，左边补0。
（4）警告
移动只能移动正数哦！！！不可以移动负数，这个标准是未定义的。
（5）编译器移位运算
所以编译器到底是算术还是逻辑右移呢？我们打印出来看看！！！
原来是算术右移，因为还是个负数！！！
四、位操作符
（一）概念
（二）按位与
规则：按二进制位与，有零则为零，两个同时为1才为1。
//按二进制与
//有零则为零，两个同时为1才为1
//
#includeint main() {int a = 3;
//00000000000000000000000000000011 - 原码、补码、反码
int b = -5;
//10000000000000000000000000000101 - 原码
//11111111111111111111111111111010 - 反码
//11111111111111111111111111111011 - 补码
int c = a & b;
//a - 00000000000000000000000000000011
//b - 11111111111111111111111111111011
//a&b 00000000000000000000000000000011
//
printf("%d\n", c);//3
return 0;
}
（三）按位或
规则：按二进制或，对应的二进制位有1则为1，两个同时为0则为0。
//
//按位或 - 有1则为1，俩零才为零
#includeint main() {int a = 3;
//00000000000000000000000000000011 - 原码、补码、反码
int b = -5;
//10000000000000000000000000000101 - 原码
//11111111111111111111111111111010 - 反码
//11111111111111111111111111111011 - 补码
int c = a | b;
//a - 00000000000000000000000000000011
//b - 11111111111111111111111111111011
//a|b 11111111111111111111111111111011
//
printf("%d\n", c);//-5
return 0;
}
（四）按位异或
规则：按二进制位异或，对应的二进制位，相同为0，相异为1。
//
//按位异或 - 相同为0，相异为1
//
#includeint main() {int a = 3;
//00000000000000000000000000000011 - 原码、补码、反码
int b = -5;
//10000000000000000000000000000101 - 原码
//11111111111111111111111111111010 - 反码
//11111111111111111111111111111011 - 补码
int c = a ^ b;
//a - 00000000000000000000000000000011
//b - 11111111111111111111111111111011
//a^b 11111111111111111111111111111000 - 补码
// 11111111111111111111111111110111 - -1操作
// 10000000000000000000000000001000 - 取反（原码）
// -8
printf("%d\n", c);//-8
return 0;
}
（五）小练习
1.题目描述
不创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。
2.解题过程
先来个比较能想到的代码：
//局限性：a,b如果为一个很大的数，两者相加溢出了
#includeint main() {int a = 3;
int b = 5;
printf("%d %d\n", a, b);
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
printf("%d %d\n", a, b);
return 0;
}
这种代码有局限性，如果两个数都很大，相加导致溢出的现象怎么办呢？接下来就需要异或这操作符的辅助了！
异或操作符注意项：
3.代码
#includeint main() {int a = 3;
int b = 5;
printf("%d %d\n", a, b);
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
printf("%d %d\n", a, b);
return 0;
}
4.弊端
1.效率较低，不如使用临时变量的方法
2.可读性差
3.异或只能针对整数的操作
五、赋值操作符
（一）概念
赋值操作符可以让你得到一个你之前不满意的值，你可以给自己的值进行重新赋值。可以连续赋值，但不是很清晰明了，不利于调试，可读性也较差，尽量使用单句赋值语句，不要一个语句多个赋值操作符。并且，一定要给变量进行初始化赋值，不赋值是很危险的，这个涉及到了函数栈帧的创建与销毁，大家可以看看这篇博客：
函数栈帧的创建与销毁
例如：
int main() {int weight = 70;
weight = 90;//不满意就赋值
double salary = 10000.9;
salary = 20000.1;//使用赋值操作符进行赋值
return 0;
}
（二）复合赋值符
//复合赋值符
int main() {int a = 10;
//a=a+5;
a += 5;
int b = 12;
//b = b >>1;
b >>= 1;
return 0;
}
更加简化清晰明了。
六、单目操作符
（一）介绍
1.引言
2.汇总
3.逻辑反操作
（1）概念
#includeint main(){//C语言中，0表示假，非零表示真
int flag = 5;
//if (flag) { //flag如果为真，做……
// printf("hehe\n");
//}
if (!flag) {//非flag，！操作符是把假变成真，真变成假
printf("hehe\n");
}
return 0;
}
（2）小知识（布尔类型）
true - 1（非零，负数也算）
falise - 0
举例（判断闰年）：
#include#include_Bool is_leap_year(int y) {if ((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0) || (y % 400 == 0)) {return true;
}
else {return false;
}
}
int main() {int y = 0;
scanf("%d", &y);
_Bool ret = is_leap_year(y);
if (ret) {printf("yes\n");
}
else {printf("no\n");
}
return 0;
}
4.负值和正值操作符
（1）概念
正值操作符一般没什么用，一般省略，负值操作符是可以改变值的正负的。
（2）unsigned类型
概念：把内存中的补码拿出来进行计算！！！
计算器呼出按键：先打开管理，再输入calc。
5.取地址和解引用操作符
（1）取地址
只要是个变量就可取地址，例如可以&a，但不能&3。
int main() {int a = 10;
//取出的是内存的地址，可存起来也可打印
printf("%p\n", &a);
int* pa = &a;
char ch = 'a';
char* pc = &ch;
char arr[10] = {0 };
char* arr1 = arr;
char* p1 = &arr[0];
char* p = "abcdef";
return 0;
}
（2）配合使用
&操作符拿到地址，*操作符解引用去找到它进行操作。
6.sizeof操作符
既是关键字，也是操作符！！！
（1）简单了解
#include//函数调用的时候，要写（）
//sizeof后边的括号可以省略，说明它是操作符不是函数
int main() {int a = 10;
printf("%d\n", sizeof(a));
printf("%d\n", sizeof a);//ok
printf("%d\n", sizeof(int));
//printf("%d\n", sizeof int);//error 类型名括号不能省略
int arr[10] = {0 };
printf("%d\n", sizeof(arr));//40,计算的是整个数组的字节大小
printf("%d\n", sizeof(int[10]));//ok
return 0;
}
（2）sizeof的特点
可以打断运算！！！
原因：
文件在进行操作的时候，是通过编译，链接到test.exe，而sizeof很强大，在编译期间就已经打断赋值运算了，根据的是原本变量的类型大小进行输出的。
7.二进制按位取反操作符
（1）概念：所有位按位取反，但只针对整数。
#include//~按位取反，只针对整数
int main() {int a = 0;
printf("%d\n", ~a);
//00000000000000000000000000000000
//11111111111111111111111111111111 - 按位取反
//10000000000000000000000000000000 - 反码
//10000000000000000000000000000001 - 补码
//-1
return 0;
}
（2）综合应用
按位与、按位或、按位取反的综合应用。
#includeint main() {int a = 9;
//00000000000000000000000000001001
//00000000000000000000000000010000 |操作 1<<4
//00000000000000000000000000011001
//
//把a的二进制中的第五位改成1
a |= (1<< 4);
printf("%d\n", a);
//把a的二进制中的第五位改成0
//00000000000000000000000000011001
//11111111111111111111111111101111 &操作 ~(1<<4)
//00000000000000000000000000001001
a &= ~(1<< 4);
printf("%d\n", a);
return 0;
}
8.前置++（- -）和后置++（- -）
（1）简单认识
举例：
（2）传参
注意：++和–是带有副作用的，它会影响自己。
比如：b=++a后，a的值会自增1；b=a+1后，a的值不会自增1。
9.强制类型转换
当迫不得已的时候，可以进行强制类型转换。
（二）sizeof与数组
这里sizeof操作符单独拿出来讲，说明sizeof的重要性。
#includevoid test1(int arr[]) {printf("%zd\n", sizeof(arr));
}
void test2(char ch[]) {printf("%zd\n", sizeof(ch));
}
int main() {int arr[10] = {0 };
char ch[10] = {0 };
printf("%zd\n", sizeof(arr));
printf("%zd\n", sizeof(ch));
test1(arr);
test2(ch);
return 0;
}
七、关系操作符
八、逻辑操作符
（一）概念
大家看这个肯定很熟悉，我们之前讲过的按位与和按位或，这个不就是双倍吗！但大家要注意的是按位与和按位或是通过二进制计算的，而逻辑与和逻辑或只关注真和假。
（二）逻辑与
两个同是真为真，只要有假即为假。
（三）逻辑或
两个同是为假则为假，有一个真就是真。
（四）综合应用
1.判断闰年
//判断闰年：
//1.能被4整除但不能被100整除
//2.能被400整除
#includeint main() {int year = 2000;
if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)) {printf("yes\n");
}
return 0;
}
2.面试题
复合++和–和&&和||的操作。
九、条件操作符
表达式1的结果如果为真，则计算表达式2，不计算表达式3。
表达式1的结果如果为假，则计算表达式3，不计算表达式2。
也被称为三目操作符。
例如：
十、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，从左往右依次进行，整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。
十一、下标引用、函数调用和结构成员
（一）[]下标引用操作符
操作符：一个数组名+一个索引值
（二）()函数调用操作符
接受一个或者多个操作符：第一个操作符是函数名，剩余的操作数就是传递给函数的参数。
函数调用的时候至少要有一个操作数。
（三）访问一个结构的成员
1.概念
//char int float double long long short - 内置类型
//自定义类型 - 结构体、枚举、联合体
//结构体 - 自定义类型（聚合类型）
//生活中有些对象要被描述的话，不能简单的使用单个内置类型
//描述一本书：书名+定价+作者+出版社…… - 结构体(struct)来聚合它们
#include//类型
struct book {char name[20];
int price;
char author[20];
};
void Print(struct book* b1) {//结构体变量.成员名
printf("%s %d %s\n", (*b1).name, (*b1).price, (*b1).author);
}
void Print1(struct book* b2) {//结构体指针->成员名
printf("%s %d %s\n", b2->name, b2->price, b2->author);//指向成员
}
int main() {struct book b1 = {"cpp",10,"renhai" };//初始化
struct book b2 = {"cppp",20,"jiang" };//初始化
printf("%s %d %s\n", b1.name, b1.price, b1.author);
printf("%s %d %s\n", b2.name, b2.price, b2.author);
//结构体变量.成员名
//分装函数
Print(&b1);
Print1(&b2);
return 0;
}
2.例子
仅仅是值传参上去是改变不了值的，而传地址上去才能改变值的大小。
#includestruct Stu{char name[10];
int age;
char sex[5];
double score;
};
void set_age1(struct Stu stu){//值传递，形参只是实参的一份临时拷贝
stu.age = 18;
}
void set_age2(struct Stu* pStu){//传地址过去，地址找到后进行改变值
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);
printf("%d\n", stu.age);//20
pStu->age = 20;//结构成员访问
set_age2(pStu);
printf("%d\n", stu.age);//18
return 0;
}
十二、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。
（一）隐式类型转换
C的整型算术运算总是至少以缺省（默认）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。
1.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类型的值进行相加，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或者unsigned int，然后才能送入CPU去执行相应的运算。
2.如何进行整型提升
整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
（1）截断
当赋值操作符右边是整数，是有32个比特位的，而char类型只能存放一个字节，也就是8个字节，所以发生截断，只保留低八位。
（2）整型提升
（i）正数
当截断完要进行整数相加的操作之前，a（正数）和b（正数）进行整数提升，也就是在高处补0，再进行计算
（ii）负数
当要整型提升的那个数是负数的时候，即高位是1的时候，在前面补1，补1之后得到的数是二进制的补码，因为这是在计算机内部进行操作的，计算机内部存储的是二进制的补码，所以是补码，而想要打印出来，就需要有符号的数转换到原码进行打印。
（iii）小知识
关于char的无符号和有符号的数的范围：
解析如下：
（3）代码汇总
//char short int long……
// 1 2 4
int main() {//signed char的取值范围是-128 - 127
//unsigned char的取值范围是0 - 255
//
//char =signed char 是有符号位的
char a = 3;
//截断 - 4个比特位的空间放到1个比特位的空间里（长的变成短的）
//00000000000000000000000000000011 - 原码
//char只有一个字节，也就是8个比特位，所以a里面存放的是：00000011
char b = 127;
//00000000000000000000000001111111 - 原码
//b - 01111111
char c = a + b;
//00000011
//01111111
//整型提升 - 正数整型提升高位补0
//整型提升 - char类型整型提升到int类型（短的变成长的）
//00000000000000000000000000000011
//00000000000000000000000001111111
//00000000000000000000000010000010
//放到c里面去，只能存8个比特位 - 10000010 - c
printf("%d\n", c);
//%d 是打印十进制的整数
//整型提升 - 负数整型提升高位补1
//10000010 - c
//11111111111111111111111110000010 - 补码
//10000000000000000000000001111110 - 原码 - -126
return 0;
}
3.例子
（1）练习1
#includeint main()
{char a = 0xb6;
short b = 0xb600;
int c = 0xb6000000;
//a发生整型提升
//0xb6 - 10110110 - 182
//a整型提升后 - 11111111111111111111111110110110 - 补码
// 10000000000000000000000001001010 - 原码 -74
if (a == 0xb6) //进入不了
printf("a");
//同理b也发生整型提升
if (b == 0xb600)//进入不了
printf("b");
//c不发生整型提升
if (c == 0xb6000000) //可以进入
printf("c");
return 0;
}
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为0xb6 , b为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。
（2）练习2
#includeint 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© ，就是1个字节。
（二）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。
根据字节大小进行排名（从高往下递减）：
解释：不同类型的数相加，需要转化为字节更大的那个数再进行相加。即：如果int类型的数加上double类型的数，那编译器会先把int类型的数转换为double类型的字节长度并进行计算（就高不就低）。
但同样有小问题，如果float类型转换为int类型是能转换的，但是存在精度丢失的问题。
（三）操作符的属性
1.概念
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。
#include//首先确定优先级，相邻操作符按照优先级高低计算
//优先级相同的情况下，结合性才起作用
//
int main() {int a = 1;
int b = 2;
int c = 4;
int d = a * 4 + b / 3 + c;//相邻操作符才讨论优先级
int e = a + b + c;
printf("%d\n", d);
return 0;
}
优先级：
2.一些问题表达式
（1）典例1
在计算的时候，由于星号比+的优先级高，只能保证，星号的计算是比+早，但是优先级并不能决定第三个*比第一个+早执行。
运算顺序不一样，很可能导致运算结果不一样。
（2）典例2
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。
（3）典例3
在不同的编译器上计算结果是不同的。
（4）典例4
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。
总结
操作符这块的知识较为冗杂，但是只要你认真细心地去做，去思考，就能体会到很多不同的知识，这篇博客除了讲解了操作符，还跟大家讲解了在计算机内部的存储方式以及二进制的原码、补码和反码的知识，相信大家在看完以后会有很多不错的收获！！！
客官，码字不易，给个三连支持一下吧！！！
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