2c 操作符详解

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
  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。

这是一个C语言的例子,展示了整数除法和浮点数除法的区别:

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 3;
    double c = 10.0;
    double d = 3.0;

    printf("整数除法: %d / %d = %d\n", a, b, a / b);
    printf("浮点数除法: %.2f / %.2f = %.2f\n", c, d, c / d);

    return 0;
}

在这个例子中,a / b 是整数除法,结果会被舍入到最接近的整数。而 c / d 是浮点数除法,结果会保留小数部分。所以,你会看到 10 / 3 的结果是 3,而 10.0 / 3.0 的结果是 3.33

3. 移位操作符(对二进制移位)

注:移位操作符的操作数只能是整数。

<< 左移操作符
>> 右移操作符
12
3.1 左移操作符

移位规则:
左边抛弃、右边补0

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3.2 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

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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
12

4. 位操作符(重要)

& //按位与
| //按位或
^ //按位异或
注:他们的操作数必须是整数。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int num1 = 1;
 int num2 = 2;
 num1 & num2;
 num1 | num2;
 num1 ^ num2;
 return 0; }
 

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; }
 

This is a neat piece of code! It’s a C program that swaps the values of two variables, a and b, without using a temporary variable. The ^ operator is the bitwise XOR operator in C. Here’s how it works:

  1. a = a^b; After this line, a holds the XOR of a and b.
  2. b = a^b; Now b becomes the original a because a^b^b equals a.
  3. a = a^b; Finally, a becomes the original b because a^a^b equals b.

So, if a was 10 and b was 20 at the beginning, after these operations, a will be 20 and b will be 10. The printf function then prints these swapped values. It’s a clever use of the properties of the XOR operation!

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。(求补码)

//方法1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = 10;  // 1010
	int count = 0;//计数
	while (num)
	{
		if (num % 2 == 1)
			count++;
		num = num / 2;      //除2 相当于 右移一位
	}
	printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);  // 2
	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;  //二进制: 11111111 11111111 11111111 11111111 
	int i = 0;
	int count = 0;//计数
	for (i = 0; i < 32; i++)
	{
		if (num & (1 << i))  //每一位都与i对应位上的1做 按位与
			count++;
	}
	printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);  // 32
	return 0;
}
//思考还能不能更加优化,这里必须循环32
  13141516
//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);  //和自身减1,按位与
 }
 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。
  131415

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。
1234
= 10;
int x = 0;
int y = 20; a = x = y+1;//连续赋值  不推荐
//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
这些运算符都可以写成复合的效果

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

int x = 10; x = x+10; x += 10;//复合赋值
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁。
  13

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
 

关于sizeof其实我们之前已经见过了,可以求变量(类型)所占空间的大小

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a = -10;
 int *p = NULL;
 printf("%d\n", !2);   // 0
 printf("%d\n", !0);   // 1
 a = -a;
 p = &a;
 printf("%d\n", sizeof(a));  // 4
 printf("%d\n", sizeof(int));  // 4
 printf("%d\n", sizeof a);//这样写行不行? 行 4
 //printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行?  不行
 return 0; 
}
  131415
6.2 sizeof 和 数组
#include <stdio.h>
void test1(int arr[])  //传进来的是数组的指针
{
 printf("%d\n", sizeof(arr));//(2)  4
}
void test2(char ch[])  //传进来的是数组指针
{
 printf("%d\n", sizeof(ch));//(4)  4
}
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 char ch[10] = {0};
 printf("%d\n", sizeof(arr));//(1)  40
 printf("%d\n", sizeof(ch));//(3)  10
 test1(arr);
 test2(ch);
 return 0; 
}
   19

问:
(1)、(2)两个地方分别输出多少? 40 4
(3)、(4)两个地方分别输出多少? 10 4

//++和–运算符
//前置++和–

//前置++和--
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int x = ++a;//先对a进行自增,然后对使用a,也就是表达式的值是a自增之后的值。x为11。
    int y = --a;//先对a进行自减,然后对使用a,也就是表达式的值是a自减之后的值。y为10;
    return 0; }
 8
//后置++和--
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 10;
    int x = a++;
    //先对a先使用,再增加,这样x的值是10;之后a变成11;
    int y = a--;
    //先对a先使用,再自减,这样y的值是11;之后a变成10;
    return 0; 
}
 11

7. 关系操作符

关系操作符

>
>=
<
<=
!=   用于测试“不相等”
==      用于测试“相等”

这些关系运算符比较简单,没什么可讲的,但是我们要注意一些运算符使用时候的陷阱。
警告:
在编程的过程中===不小心写错,导致的错误。
所以建议写成这样的形式:
5 == num
  

8. 逻辑操作符(重要)

逻辑操作符有哪些:

&&     逻辑与
||     逻辑或
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区分逻辑与和按位与
区分逻辑或和按位或

1&2----->0    0001&0101 = 0000 = 0
1&&2---->1    1&&2 = 1
1|2----->3    0001|0101 = 0101 = 3
1||2---->1    1||2 = 1
1234

逻辑与和或的特点:
C语言运算符优先级

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	//i = a++ && ++b && d++;  //a=0,逻辑与就近原则,直接就停止了运算,后面的都不会在运算,a=1,b=2,c=3,d=4  i = 0
	i = a++||++b||d++;  // a=1, b=3, 运算到++b之后,有了1就停止了,后面的就不会运算了。c=3, d = 5 i = 1
	printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	return 0;
}
//程序输出的结果是什么?
 

9. 条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3
1

if (a > 5)
b = 3;
else
b = -3;
转换成条件表达式,是什么样?b = a>5? 3 : -3;
2.使用条件表达式实现找两个数中较大值

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

10. 逗号表达式

exp1, exp2, exp3,...expN
1

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

//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 = 13
//c是多少?
//代码2
if (a =b + 1, c=a / 2, d > 0)
//代码3 a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0) {//业务处理
        a = get_val();
        count_val(a);
}

//如果使用逗号表达式,改写:条件表达式 a>0
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

  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。
123
  1. ( ) 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();            //实用()作为函数调用操作符。
 test2("hello bit.");//实用()作为函数调用操作符。
 return 0;
 }
  131415
  1. 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;  //结构体变量stu
 struct Stu* pStu = &stu;  //结构成员访问  结构体指针变量pStu
 
 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(重要)

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 整形提升(只有char 类型和short类型需要, float 和 double类型不需要)

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。

//实例1
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
   

整形提升的例子:


#include <stdio.h>


int main()
{
	char a = 5;
	//00000000000000000000000000000101 // 进行整型提升的结果
	//00000101 - a					
	char b = 126;
	//00000000000000000000000001111110  //进行整型提升的结果
	//01111110 - b

	char c = a + b;
	//00000000000000000000000000000101 - a
	//00000000000000000000000001111110 - b
	//00000000000000000000000010000011    // a和b相加得到c
	
	//10000011 - c
	
	//11111111111111111111111110000011 - 补码(这是整数存储在内存的方式);  进行整型提升的结果
	//11111111111111111111111110000010 - 反码(补码减去1)
	//10000000000000000000000001111101 - 原码(反码取反,这是整数 通过%d 打印在屏幕上的显示方式); 最高位是1,表示负数
	//
		printf("%d\n", a);//5
		printf("%d\n", b);//126
	printf("%d\n", c);//-125

	return 0;
}

printf格式字符

#include<stdio.h>
//实例1
int main()
{
	char a = 0xb6;
	short b = 0xb600;
	int c = 0xb6000000;
	printf("Ox%x\n", a);  //-74  Oxffffffb6
	printf("Ox%x\n", b);  //-18944  Oxffffb600
	printf("Ox%x\n", c);  //-1241513984  Oxb6000000
	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.

//实例2
int main()
{
 char c = 1;
 printf("%u\n", sizeof(c));
 printf("%u\n", sizeof(+c));
 printf("%u\n", sizeof(-c));
 return 0; }
 

实例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。

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。

#include<stdio.h>
//实例1
int main()
{
	float f = 3.14;
	int num = f;//隐式转换,会有精度丢失
	printf("%d\n", num);  // 3
	return 0;
}
 

这是一个C语言的代码例子,说明了寻常算术转换的概念:

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 5;
    double d = 2.0;

    // 当int和double类型的变量进行运算时,int类型的变量会被转换为double类型
    double result = i / d;

    printf("结果是: %f\n", result);

    return 0;
}

在这个例子中,i 是一个 int 类型的变量,d 是一个 double 类型的变量。当它们进行除法运算时,i<

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