请回答c语言-操作符【入门】
学习操作符之前我们先对操作符分类，还和之前的初始c语言中一样
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
1.算数操作符
+ - * / %
算数操作符本身很简单，不过有几个注意事项
- 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。而只要有浮点数执行的就是浮点数除法。 %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。10.0%3
int ret= 10 % 3;//% -- 取模（余）
int ret = 10 / 3;//除法 -- 商
//当 /两端都是整数的时候，执行的都是整数的除法，两端只要有一个是浮点数，执行的就是浮点数的除法
double ret2 = 10 / 3.0;//想得到小数，必须保证除数或者被除数里面至少有一个是浮点数
2.移位操作符
2.1 二进制位
移位操作符这里就涉及了把一个整数化为二进制位，每一位的权重相当于2的1次方，相当于假如有四个1，则1 1 1 1每个1都表示不同的权重
| 第4位 | 第3位 | 第2位 | 第1位 |
|---|---|---|---|
| 8 | 4 | 2 | 1 |
2.2 整数的二进制表达形式
此外我们还得搞清楚整数的三种二进制表达形式
-
原码
-
反码
-
补码
对于整数的3种形式我们有这样一个结论：
下面对一个整数5来举例
再对-5来举例
从这个例子我们可以看到
原码在第32位中的0和1用来表示符号位，0表示正数，1表示负数，反码同样
反码相当于原码的符号位不变，其他位按位取反得到的就是反码
补码就是反码最低位+1
用VS调试看内存我们就可以直观看到
这里的ffff就是16进制的-1也就是二进制下32个1,因为16进制下一个f相当于15，因此说明内存存储的方式是利用补码
2.3 使用方式
总结一下：
- 一个整数在被存入内存时，存储方式是利用的补码
- 打印或者使用的时候，利用的是原码
为什么这么规定呢？这涉及到加法器和减法器的原理，后面再展开
2.4 左移操作符
移位规则：
- 左边抛弃、右边补0
2.4.1 左移操作符的效果
int main()
{
int a = 5;
int b = a << 2;
printf("%d\n",a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
2.4.2 分析二进制位
注：当然a是不会被改变的
再举个负数的例子：
int main()
{
int a = -5;
int b = a << 2;
printf("%d\n",a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
负数左移之后，打印出来是多少？
过程是先把-5补码左移2位,然后按照负数的规律转换成原码，打印的时候是打印原码结果
2.5 右移操作符
移位规则：
有点不同，稍微复杂
首先我们思考一下右移运算本身分两种：
- 逻辑移位：
左边用0填充，右边丢弃
- 算术移位：
左边用原该值的符号位填充，右边丢弃
到底如何移动，取决于编译器的不同，我们常用的编译器是算术右移
比如说VS2019
2.5.1 右移操作符的效果
注：这里的前提是在VS2019中，也即算术移位的前提下
int main()
{
int a = -5;
int b = a >> 1;
printf("%d\n",a);
printf("%d\n", b);
return 0;
}
具体过程就不细给了，按照规则，和左移稍微有一点区别
2.6 移位操作符注意事项
注：
对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。
int num = 10;
num>>-1;//error
3. 位操作符
已知位操作符有：
& //按位与
| //按位或
^ //按位异或
注：他们的操作数必须是整数。
问：位操作符用哪种二进制位储存形式进行运算？
答：因为都是内存运算，所以都是用的补码
位操作符简单来说就是两个整数的每一位之间互相比较
3.1 位与
| 输入a | 输入b | 结果 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
看示例
int main()
{
int a = 3;
int b = -5;
int c = a & b;
printf("%d", c);
return 0;
}
3.2 位或
| 输入a | 输入b | 结果 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
int main()
{
int a = 3;
int b = -5;
int c = a | b;
printf("%d", c);
return 0;
}
3.3 异或
两个整数的二进制位互相异或，其中二进制位
相同为0
相异为1
| 输入a | 输入b | 结果 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
int main()
{
int a = 3;
int b = -5;
int c = a ^ b;
printf("%d", c);
return 0;
}
3.4 练习位操作符
小栗子1：
int main()
{
int num1 = 1;
int num2 = 2;
printf("%d\n",num1 & num2);
printf("%d\n", num1 | num2);
printf("%d\n", num1 ^ num2);
return 0;
}
小栗子2：
不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换。
3个解法：
int main()
{
int a = 3;
int b = 5;
//1
int c = 0;//临时变量
printf("交换前: a=%d b=%d\n", a, b);
c = a;
a = b;
b = c;
//2
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
//3 - 异或
a = a ^ b;
b = a ^ b;//a ^ b ^ b
a = a ^ b;//a ^ b ^ a
printf("交换后: a=%d b=%d\n", a, b);
return 0;
}
可以发现第一个解法不符合要求，因为要创建临时变量，剩下两个方法可以巧妙解决，其中第三个方法最为巧妙，巧妙使用异或实现转换，可以尝试化成二进制举例验证一下
小栗子3
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。
想法:
我们说如果由一个数a
&1,那么就能得出这个数字二进制最低位是0还是1那么如果我循环中不断<<1再&1就可以计算出一个整数有几个1
//方法1
//解决不了负数
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int count = 0;//计数
while (num)
{
if (num % 2 == 1)
count++;
num = num / 2;
}
printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);
return 0;
}
//方法2：
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = -1;
int i = 0;
int count = 0;//计数
for (i = 0; i < 32; i++)
{
if (num & (1 << i))
count++;
}
printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);
return 0;
}
//这个方法还能更加优化
//方法3：
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 0;
int i = 0;
int count = 0;//计数
scanf("%d", &num);
while (num)
{
count++;
num = num & (num - 1);
}
printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);
return 0;
}
//这种方式很好，达到了优化的效果，但是难以想到。
4.赋值操作符
赋值操作符可以改变之前的赋值
int weight = 120;//体重
weight = 99;//不满意就赋值
double salary = 10000.0;//工资
salary = 20000.0;//使用赋值操作符赋值。
当然，赋值操作符可以连续赋值,但不是很建议这么写
a=x=y=100;
当然：常量不能赋值
##4.1 复合赋值符
+=
-=
*=
/=
%=
>>=
<<=
&=
|=
^=
这些运算符都可以写成复合的效果
int x = 0;
x = x+10;//普通
x += 10;//复合赋值
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁。
5.单目操作符
已知单目操作符有：
! //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)
(type) //强制类型转换
很多在之前的初识c语言中都已经讲过，这里挑几个记一下关键点
5.1 sizeof
关于sizeof其实我们之前也已经见过了，可以求变量（类型）所占空间的大小。
常见的使用
有求数组的长度:
int sz=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
有求数组的大小
int arr[10]= {1,2,3,4,5,6};
printf("%d\n",sizeof(arr));//40字节---4*10
有求int类型数组或一个int的大小
printf("%d\n",sizeof(int [10]));//40字节---4*10
printf("%d\n",sizeof(int));//4
-
小栗子：
- 以下四个输出的是什么
void test1(int arr[])
{
printf("%d\n", sizeof(arr));//(3)
}
void test2(char ch[])
{
printf("%d\n", sizeof(ch));//(4)
}
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
char ch[10] = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(arr));//(1)
printf("%d\n", sizeof(ch));//(2)
test1(arr);
test2(ch);
return 0;
}
注意从函数中传过来的是指针，所以
sizeof测的是 指针变量的大小，而主函数里面测的是整个数组中的大小
5.2 ~按位取反
int main()
{
int a = 0;
//~ 按（内存中补码的2进制）位取反
//00000000000000000000000000000000
//11111111111111111111111111111111 - 补码
//11111111111111111111111111111110 - 反码
//10000000000000000000000000000001 - 原码 --> -1
printf("%d\n", ~a);
return 0;
}
有多组输入的时候
while(~scanf("%d%d",&n,&m);
5.3 前置后置++ --
//++和--运算符
//前置++和--
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;
}
//后置++和--
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;
}
注：注意值的变化
6.关系操作符
关系操作符：
>
>=
<
<=
!=
==
小结
还是不要搞错
=和==
7.逻辑操作符
逻辑操作符有哪些：
&& 逻辑与
|| 逻辑或
区分逻辑与和按位与
区分逻辑或和按位或
1&2----->0
1&&2---->1
1|2----->3
1||2---->1
举个栗子：
int main()
{
int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
i = a++ && ++b && d++;//第一次结果
i = a++ || ++b || d++;//第二次结果
printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
return 0;
}
- 第一次的结果是：1 2 3 4
因为&&只要前面算出有0就不算后面的执行了，所以a后置加加->a为1，而b和d不执行
int main() { int i = 0, a = 1, b = 2, c = 3, d = 4; i = a++ && ++b && d++; printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d); return 0; }倘若这样一改就是2 3 3 5了
- 第二次的结果是：1 3 3 4
因为算到++b的时候已经是真了，所以d++就不算下去了，于是自增的只有a和b
小结：逻辑操作符只关注真与假
&&在遇到0（假）之后就不算后面的执行了
||肯定是遇到1（真）之后
8. 条件操作符
exp1 ? exp2 : exp3
之前就写过两数之间的最大值
max = (a > b ? a : b);
9.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。
小栗子
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);
应该从左到右依次执行，因为逗号表达式不只是算最后一个逗号里面的语句最后c应该是13
10.下标引用、函数调用和结构成员
- 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。
比如说我想要打印数组中下标为8的数
int main()
{
int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
printf("%d",arr[7]);//[]体现了下标引用操作符的作用
printf("%d",7[arr]);//一般不用，没用的小知识增加了
return 0;
}
计算机在计算的时候是arr[7]->*(arr+7)->7[arr]
所以7[arr]也能符合要求
- ( ) 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。
void test1()
{
printf("函数调用test1()\n");
}
void test2(const char* str)
{
printf("%s\n", str);
}
int main()
{
test1(); //用（）作为函数调用操作符。
test2("Strength in Numbers");//用（）作为函数调用操作符。
return 0;
}
- 访问一个结构的成员
. 结构体.成员名
-> 结构体指针->成员名
还是熟悉的栗子：
在之前的博客请回答c语言-初识c语言（下）【入门】的17.结构体出现过的栗子
struct Pokemon
{
char name[20];//名字
int id;//图鉴编号
float height; //身高
float weight;//重量
char fighting_type[20]; //属性
char species[15]; //类型
};
int main()
{
struct Pokemon pikachu = { "Pikachu",25,0.4,6.0,"electric","mouse pokemon" };
//.为结构成员访问操作符
printf("name = %s id = %d height = %.1f weight = %.1f\n", pikachu.name, pikachu.id, pikachu.height, pikachu.weight);
//->操作符
struct Pokemon* ps = &pikachu;//结构体指针
printf("name = %s id = %d height = %.1f weight = %.1f\n", ps->name, ps->id, ps->height, ps->weight);
printf("name = %s id = %d height = %.1f weight = %.1f\n", (*ps).name, (*ps).id, (*ps).height, (*ps).weight);//不推荐这么写，复杂
return 0;
}
11. 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。
这些过程往往是看不到的，但是计算机却在做着这些工作
11.1 隐式类型转换
###11.1.1 要有一个整型提升的概念
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。
###11.1.2 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。
11.1.3 整形提升后被截断
这个栗子看上去会认为相加是131实际上输出了-125，这说明了整形提升这件事的存在
int main()
{
char a = 5;
char b = 126;
char c = a + b;
printf("%d\n", c);//-125
return 0;
}
在这样一个运算过程中
b和a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，结果将被截断回char类型的字节，然后再存储于a中。
11.1.4 如何进行整体提升呢？
答：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
下面来演示一下计算机如何根据这样的规则来实现之前的代码
int main()
{
char a = 5;
//截断
//00000000000000000000000000000101
//00000101
char b = 126;
//00000000000000000000000001111110
//01111110
//00000000000000000000000000000101 - a
//00000000000000000000000001111110 - b
//00000000000000000000000010000011
//10000011 - c
//当a和b相加的时候，a和b都是char类型
//表达式计算的是就要发生整形提升
char c = a + b;
//10000011 - c //c的符号位是1
//11111111111111111111111110000011 - 补码
//11111111111111111111111110000010 - 反码
//10000000000000000000000001111101 -> -125
printf("%d\n", c);//-125打印用原码
return 0;
}
11.1.5 整形提升的栗子:
栗子一：
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;
}
这段代码最后只输出了的是c说明a和b在存储和判断的时候被整形提升转换了，而c本来就是int类型，所以判断为真直接打印出来了
栗子二：
通过这个来看就很直观了
int main()
{
char c = 1;
printf("%u\n", sizeof(c));
printf("%u\n", sizeof(+c));
printf("%u\n", sizeof(-c));
return 0;
}
11.2 算术转换
黑线下面的类型发生运算的时候，会产生算数转换
11.2.1 寻常算术转换
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。
这里的a的int类型要转换为上一级的float才能够参与运算，这个过程就叫做算术转换
int main()
{
int a = 3;
float f = 5.5;
float r = a + f;//算术转换
return 0;
}
11.2.2 算术转换的栗子
int main()
{
short s = 20;
int a = 5;
printf("%d\n", sizeof(s = a + 4));//-->2
printf("%d\n", s);//-->20
return 0;
}
注：
sizeof内部的表达式不是真实参与计算的,所以第二个s打印出来还是20
11.2.3 算术转换要注意的问题
注：算术转换要合理，要不然会有一些潜在的问题。
//隐式转换导致丢失精度
float f = 3.14;
int num = f;
11.3 操作符的属性
11.3.1 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。
11.3.2 操作符优先级
关于优先级高低的表可以参考这个博客C语言运算符优先级列表(超详细)
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int c = a + b * 10;//优先级
int c = a + b + 10;//相邻操作符的优先级相同的情况下，结合性说了算
return 0;
}
11.3.3 问题表达式
然而虽然已经规定了这些个表达式的优先级，但是有时候有些表达式还是无法表达出同一个确定的结果
下面给出一些存在问题的表达式
代码1
//表达式的求值部分由操作符的优先级决定。 a*b + c*d + e*f注：代码1在计算的时候，由于
*比+的优先级高，只能保证*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。所以表达式的计算顺序就可能是：
a*b c*d a*b + c*d e*f a*b + c*d + e*f或者
a*b c*d e*f a*b + c*d a*b + c*d + e*f注：如果表达式之间存在互相影响，那么顺序不同就会产生问题
代码2
c + --c; //5 + 4 = 9 ？ //4 + 4 = 8 ？注：同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。
代码3-非法表达式(该栗子来自《c和指针》)
int main() { int i = 10; i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i; printf("i = %d\n", i); return 0; }注：表达式在不同编译器中测试结果不同
代码4
int fun() { static int count = 1; return ++count; } int main() { int answer; answer = fun() - fun() * fun(); printf("%d\n", answer);//输出多少？ return 0; }注：我们通过看代码发现每次func被调用之后的返回值都是不一样的
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。那编译器到底是从左向右调用还是先调用乘法呢？这就会得出不同的结果
函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。
//代码5
#include <stdio.h> int main() { int i = 1; int ret = (++i) + (++i) + (++i); printf("%d\n", ret); printf("%d\n", i); return 0; }对于这样一个表达式，在VS2019和linux的gcc编译器下得出的结果是不同的，我们可以通过反汇编来看一下VS
linux底下就是这样的
所以得出了不同的结果
小结：
我们在写代码的时候应该写出那种一眼就能明白的代码，而不是那种有歧义的问题代码，给自己也给他人添麻烦，所以说能加括号就加括号，能分步就不用混在一起，写出高质量的代码
总结：
花了很久时间总结了和学习了这篇笔记，老铁们有收获的话一定要给个赞，多多评论哦