
算术操作符
+ - * / %
移位操作符>> <<
位操作符| & ^
赋值操作符= += -= *= /=...
单目操作符! sizeof ~ - + & *
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[] () . ->
+ - * / %
%操作符之外,其他的几个操作符都可以作用于整数和浮点数.如果%操作数出现-,计算时按照没有-计算,如果被取模操作数即第一个操作数有-,在结果加入-.#include <stdio.h>int main(void)
{printf("%dn", 5 % (-3));printf("%dn", (-5) % 2);printf("%dn", (-5) % (-2));return 0;
}
结果为:
/操作符,如果两个操作数都为整数,执行整数除法.只要有浮点数,执行的就是浮点数除法.同时除数不能为0.#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 7 / 2;printf("%dn", a); //3double b = 7 / 2;printf("%.2lfn", b); //3.00double c = 7 / 2.0;printf("%.2lfn", c); //3.50return 0;
}
结果为:
<< 左移操作符
>> 右移操作符
注: 移位操作符的操作数只能是整数
整数有三种二进制的表示形式:
C语言中int类型占4个字节,32位,这里讨论int类型下的整数,只是位数不同,其余一致.
[15]原 :00000000000000000000000000000001[-15]原:10000000000000000000000000000001[15]反 :00000000000000000000000000000001[-15]反:11111111111111111111111111111110[15]反 :00000000000000000000000000000001[-15]反:11111111111111111111111111111111移位规则:
左边抛弃,右边补0
#include <stdio.h>int main(void)
{int num = 10;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010num = num << 2;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000 == 40printf("%dn", num);return 0;
}
结果是:
左移一位可以认为将该数乘以2
移位规则:
首先右移运算分为两种:
- 逻辑移位:左边用0补充,右边丢弃
- 算数移位:左边用符号位补充,右边丢弃
#include <stdio.h>int main(void)
{int num = -15;//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0001 --补码 num = num >> 2;//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 --补码 真值为-4printf("%dn", num);return 0;
}
结果是:
C语言没有明确规定移位规则.可以看出,在visual studio编译器中,右移操作符实际上是算数右移.
右移一位可以认为将该数乘以2
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 5;int b = a >> -2; //标准未定义行为return 0;
}
& //按位与
| //按位或
^ //按位异或
注:它们的操作数必须是整数
将两个操作数进行按位运算
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 3;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 --补码int b = -5;//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 --补码int c = a & b; //有0出0,全1出1//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 --补码 真值为3int d = a | b; //有1出1,全0出0//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 --补码 真值为-5int e = a ^ b; //相同出0,相异出1//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 --补码 真值为-8printf("%dn", c); //3printf("%dn", d); //-5printf("%dn", e); //-8return 0;
}
结果是:
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 5;int b = 3;a = a + b; //8b = a - b; //8 - 3 = 5a = a - b; //8 - (8 - 3) = 3;printf("%dn", a);printf("%dn", b);return 0;
}
但这个解法,如果a和b足够大,可能产生溢出
用位操作符也可以求解出来:
a ^ a = 0;
a ^ 0 = a;
a ^ a ^ b = b;
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 5;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101int b = 3;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011a = a ^ b;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110b = a ^ b; // b = a ^ (b ^ b) -> b = a//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101a = a ^ b; // a = a ^ b ^ a ^ b ^ b -> a = b//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101printf("%dn", a);printf("%dn", b);return 0;
}
这样也是可以将两个数进行交换的,且不会产生溢出,用到了异或的交换律.
第一种:按照我们由十进制转换为二进制的方法做:除二有1放1 有0放0 最后翻转即该数的二进制数,这边我们只需要得到二进制中有1的个数,就不需要翻转了
#include <stdio.h>int main(void)
{int num = 15;int count = 0;while (num){if (num % 2 == 1){count++;}num /= 2;}printf("%dn", count); //4return 0;
}
第二种:如果该位是1的话,那么它&1应该为1,将每一位&1得到结果
#include <stdio.h>int main(void)
{int num = 15;int i = 0;int count = 0;for (i = 0; i < 32; i++){//1.如果该位是1,则结果不为0//2.如果该位是0,则结果为0if (num & (1 << i)){count++;}}printf("%dn", count); //4return 0;
}
第三种:每次n&n-1,直到n为0
#include <stdio.h>int main(void)
{int num = 15;int i = 0;int count = 0;while (num){num = num & (num - 1);count++;}printf("%dn", count); //4return 0;
}
减一的时候,会向位置最低的1借位,两数与后,该位变为0.直至所有的位都为0.
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.也就是你可以自己给自己重新赋值.
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
//赋值操作符可以连续使用,比如:
int a = 10;
int x = 0;
int y = 20;
a = x = y+1;//连续赋值
//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
比如:
int x = 10;
x = x + 10;
x += 10; 复合赋值
//其他运算符也是一样的道理,这样写更加简洁
! 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
!//! 逻辑反操作
#include <stdio.h>int main(void)
{int flag = 0;if (!flag){printf("hehen"); //判断为真,打印hehe}return 0;
}
非真取反为真,真取反为非真
- +//- 负值
//+ 正值
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 5;int b = 6;a = -a;b = +b;printf("%dn", a); //-5printf("%dn", b); //6return 0;
}
同时,在printf()函数中,+表示强制在结果前面加上正号或负号(+ 或 -) ,即使对于正数也是如此。默认情况下,只有负数前面有一个符号.
-表示给定字段宽度内的左对齐; 默认为右对齐(参见宽度子说明符).
& *//& 取地址
//* 间接访问操作符(解引用操作符)
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 10;int* p = &a; //取a的地址赋值给指针变量p*p = 20; //解引用指针变量p修改p指向空间的值printf("%dn", a); //20return 0;
}
sizeof//sizeof 操作数的类型长度(以字节为单位)
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 0;int arr[10] = { 0, };printf("%dn", sizeof(a)); //4printf("%dn", sizeof(int)); //4printf("%dn", sizeof a); //4printf("%dn", sizeof(arr)); //40printf("%dn", sizeof(int [10])); //40return 0;
}
如果操作数是变量名可以不加括号,同时也说明了sizeof不是函数,是操作符.
~//~ 对一个数的二进制按位取反
#include<stdio.h>int main(void)
{int num = -15;//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0001 --补码 num = ~num;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1110 --补码 真值-14printf("%dn", num);return 0;
}
结果是:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JlDayItV-1684333358705)(image/操作符详解/1684303584911.png)]
还有一个情况使用~
while(~scanf("%d", &a))用于判断是否输入结束.
sizeof 和数组#include<stdio.h>void test1(int arr[])
{printf("%dn", sizeof(arr)); //(2) 8
}
void test2(char ch[])
{printf("%dn", sizeof(ch)); //(4) 8}
int main()
{int arr[10] = { 0, };char ch[10] = { 0, };printf("%dn", sizeof(arr)); //(1) 40printf("%dn", sizeof(ch)); //(3) 10test1(arr);test2(ch);return 0;
}
在主函数中,(1)和(3)的数组名代表整个数组,使用sizeof得到的是整个数组的长度.而通过函数传递的数组名,代表的其实是一个指向数组首元素的指针,在函数内使用sizeof得到的是指针变量的大小,在64位机中,指针变量的大小为8;32位则为4.
//-- 前置, 后置--
//++ 前置, 后置++
#include <stdio.h>//前置++ --
int main(void)
{int a = 10;int x = ++a;//先对a进行自增,然后将自增后的a赋值给x int y = --a;//先对a进行自减,然后将自减后的a赋值给yreturn 0;
}//后置++ --
#include <stdio.h>int main(void)
{int a = 10;int x = a++;//先将a的值赋值给x,再对a进行自增 a = 11int y = a--;//先将a的值赋值给y,再对a进行自减 a = 10return 0;
}
>
<
>=
<=
== 用于测试相等
!= 用于测试不相等
这些关系操作符比较简单,需要注意的就是使用==注意不要误写成=,只能用在合适的类型上面.
&& 逻辑与
|| 逻辑或
与需要两个条件同时为真才为真
或则要一个条件为真就为真
和& |的区别是有短路:即&&前一个条件为假直接判断假,||前一个条件为真,直接判断真.
1&2------->0
1&&2------>11|2------->3
1||2------>1
#include<stdio.h>
int main()
{int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;i = a++ && ++b && d++;//当a++时,先使用a=0,为假,则后面不予考虑printf("a=%dnb=%dnc=%dnd=%dn", a, b, c, d); // 1 2 3 4return 0;
}
#include<stdio.h>
int main()
{int i = 0, a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;i = a++ && ++b && d++;//先判断a(1),为真,判断下一个条件同时 a自增至2//先b自增至3,判断b(3),为真,判断下一个条件//先判断d(4),为真,再d自增至5, i = 1printf("a=%dnb=%dnc=%dnd=%dn", a, b, c, d); // 2 3 3 5return 0;
}
#include<stdio.h>
int main()
{int i = 0, a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;i = a++ || ++b || d++;//先判断a(1),为真,随后条件不进行判断 a自增至2printf("a=%dnb=%dnc=%dnd=%dn", a, b, c, d); // 2 2 3 4return 0;
}
#include<stdio.h>
int main()
{int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;i = a++ || ++b || d++;//先判断a(0),为假,进行下一判断同时 a自增至1//先b自增至3,判断b(3),为真, 逻辑判断结束printf("a=%dnb=%dnc=%dnd=%dn", a, b, c, d); // 1 3 3 4return 0;
}
exp1 ? exp2 : exp3
这是一个三目操作符,需要三个操作数
如果表达式1为真,则执行表达式2,表达式3不执行
如果表达式1为假,则执行表达式3,表达式2不执行
由此可见,三目运算符和
int main(void)
{int a = 0;int b = 0;//使用 if ... else 判断if (a > 5)b = 3;elseb = -3;printf("%dn", b);//使用三目运算符也能达到同样的效果b = a > 5 ? 3 : -3;printf("%dn", b);return 0;
}
结果b都为-3:
exp1, exp2, exp3, ...expN
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.
#include <stdio.h>
int main(void)
{int a = 1;int b = 2;int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1); //逗号表达式printf("%dn", c);return 0;
}
第一个逗号, a > b为假 没有任何效果.
第二个逗号, a变为12.
第三个逗号, a(12)为真 没有任何效果.
第四个逗号, b = 13 同时因为是最后一个表达式,将b的值赋值给c
最终c为13
代码2:
if (a = b + 1, c = a / 2, d > 0)
这里先将a和c进行赋值,其实最后if是否执行是看d>0这个表达式的真或假.
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:
while(a = get_val(), count_val(a), a > 0)
{//业务处理
}
适当的使用逗号表达式可以使代码变得更为简洁.
[] 下标引用操作符int arr[10];//创建数组
arr[9] = 10;//使用下标引用操作符
[] 的两个操作数是arr和9
() 函数调用操作符#include <stdio.h>int Add(int a, int b)
{return a + b;
}int main(void)
{int a = 1;int b = 1;Add(a, b); //使用() 作为函数调用操作符printf("%d", a);//使用() 作为函数调用操作符return 0;
}
函数操作符()至少有一个操作数,就是函数名.因为有可能函数是无参函数,但是函数名却绝对不可以缺少.
. 结构体.成员名
-> 结构体指针->成员名
结构体是C语言中特别重要的知识点,结构体使得C语言有能力描述复杂类型,将多个类型的变量组合抽象成一个结构体类型.
比如描述学生,学生包含:名字+年龄+性别+学号这几项信息.
就只能用结构体类型来描述了.
#include <stdio.h>struct Stu
{char name[20]; //姓名 一般一个汉字是两个字符即两个字节int age; //年龄char sex[5]; //性别char id[5]; //学号
};void print1(struct Stu* ps)
{//结构体指针通过->访问成员变量printf("name = %s age = %d sex = %s id = %dn", ps->name, ps->age, ps->sex, ps->id);return;
}
int main()
{//结构体初始化struct Stu s = {"张三", 20, "男", "1001"};//.为结构体变量访问成员符号printf("name = %s age = %d sex = %s id = %dn", s.name, s.age, s.sex, s.id);//定义结构体指针变量struct Stu *ps = &s;//调用打印函数print1(ps);return 0;
}
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.
转换类型有两种:
C的整型算数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.
整型提升的意义:
表达式的整型运算要在CPU的响应运算器内执行,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,然后在执行加法运算.
加法运算完成后,结果将被截断,然后再存储于a中.
那么如何整型提升呢?
整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
负数的整型提升
char c1 = -1;
变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位:
1111 1111
因为char为有符号的char
所以整型提升的时候,高位补充符号位,即为1
提升后的结果为:
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
正数的整型提升
char c2 = 1;
变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位:
0000 0001
因为char为有符号的char
所以整型提升的时候,高位补充符号位,即为0
提升后的结果为:
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
例如1:
#include <stdio.h>int main(void)
{char c1 = 5;//0000 0101 - c1//整型提升为 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 char c2 = 127;//0111 1111 - c2//整型提升为 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111char c3 = c1 + c2;//0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0100 //截断为 1000 0100 //整型提升为 1111 1111 1111 1111 1000 0100//取反 1111 1111 1111 1111 1111 1011//加1 1111 1111 1111 1111 1111 1100 //结果为-124//%d - 10进制打印有符号整数printf("%dn", c3); // -124
}
0000 0101,整型提升后为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 01010111 1111,整型提升后为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 11110000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0100,由于要存放到8bit位的char类型的c3中,截断为1000 0100 %d表示要打印10进制数有符号整数.要对char类型计算,先将该数进行整型提升,提升为1111 1111 1111 1111 1000 0100,该二进制补码的真值就为-124#include <stdio.h>int main(void)
{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;
}
最终结果:
只有c被判断一致.
这边a的二进制数为1011 0110因为不满四个字节,整型提升后为1111 1111 1111 1111 1011 0110显然与原来的数并不一致
同样b也是因为整型提升后,导致判断结果不一致.
c因为本来就占四个字节,不会发生整型提升,最终只有c被判断一致.
#include <stdio.h>int main(void)
{char c = 1;printf("%un", sizeof(c));printf("%un", sizeof(-c));printf("%un", sizeof(+c));return 0;
}
最终结果:
这里的-和+都是单目运算符,表示对c取正和取负,只要参加运算,就需要将未满4个字节的数进行整型提升,所以sizeof(+c) 和 sizeof(-c)结果最终都为4.
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数转换.
由低到高向上转换
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.
但是算数转换要合理,要不然会有一些潜在的问题.
float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换,会有精度丢失;
复杂表达式的求值有三个影响的因素.
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.
最后有一些问题表达式:
//表达式的求值部分由操作符的优先级决定
//代码1
a*b + c*d + e*f
代码1在计算的时候,由于
*比+的优先级高,只能保证*比+计算的早,但是优先级并不能决定第三个*比第一个+早执行.
所以表达式的计算机顺序就可能是:
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
//代码2
c + --c
同上,操作符的优先级只能保证
+在--的后面,但是我们并没有办法得知,+操作符的左操作数的获取是在右操作数之前即--计算前获取还是之后获取,所以结果是不可预测的,是由歧义的.
//代码3-非法表达式
int main()
{int i = 10;i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i;printf("%dn", i);return 0;
}
表达式3在不同编译器中测试结果:非法表达式程序的结果
| 值 | 编译器 |
|---|---|
| —128 | Tandy 6000 Xenix 3.2 |
| —95 | Think C 5.02(Macintosh) |
| —86 | IBM PowerPC AIX 3.2.5 |
| —85 | Sun Sparc cc(K&C编译器) |
| —63 | gcc,HP_UX 9.0,Power C 2.0.0 |
| 4 | Sun Sparc acc(K&C编译器) |
| 21 | Turbo C/C++ 4.5 |
| 22 | FreeBSD 2.1 R |
| 30 | Dec Alpha OSF1 2.0 |
| 36 | Dec VAX/VMS |
| 42 | Microsoft C 5.1 |
//代码4
int fun()
{static int count = 1;return ++count;
}int main()
{int answer;answer = fun() - fun() * fun();printf(" %dn", answer); //输出多少?return 0;
}
这段代码有实际的问题.
虽然在大多数的编译器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.
//代码5
#include <stdio.h>
int main(void)
{int i = 1;int ret = (++i) + (++i) + (++i);printf("%dn", ret);printf("%dn", i);return 0;
}
Linux环境的结果
visual studio环境的结果
简单看一下vs中的汇编代码
可以看到,在vs编译器中是先将i三次自增后,再进行对ret的计算的.
但在linux是不一样的.
因为依靠运算符的优先级是无法决定第一个++和第三个++的先后顺序的.
总结: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.
本章完
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