1. 各种操作符的介绍。
2. 表达式求值
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
+ - * / %
- 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。
3. 移位操作符
<< 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。
3.1 左移操作符
移位规则:
左边抛弃、右边补0
3.2 右移操作符
移位规则:
首先右移运算分两种:
- 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
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
4. 位操作符
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。
练习一下:
#include <stdio.h>
int main()
{
int num1 = 1;
int num2 = 2;
num1 & num2;
num1 | num2;
num1 ^ num2;
return 0;
}
一道变态的面试题:
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;
}
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。
参考代码:
//方法1
#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;
}
//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;
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;
}
//思考还能不能更加优化,这里必须循环32次的。
//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);
}
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。
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。
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
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁。
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
演示代码:
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = -10;
int *p = NULL;
printf("%d\n", !2);
printf("%d\n", !0);
a = -a;
p = &a;
printf("%d\n", sizeof(a));
printf("%d\n", sizeof(int));
printf("%d\n", sizeof a);//这样写行不行?
printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行?
return 0;
}
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。
6.2 sizeof 和 数组
#include <stdio.h>
void test1(int arr[])
{
printf("%d\n", sizeof(arr));//(2)
}
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));//(3)
test1(arr);
test2(ch);
return 0;
}
问:
(1)、(2)两个地方分别输出多少?
(3)、(4)两个地方分别输出多少?
//++和--运算符
//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;
}
//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;
}
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== 和 = 不小心写错,导致的错误。
8. 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
逻辑与和或的特点:
360笔试题
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 0,a=0,b=2,c =3,d=4;
i = a++ && ++b && d++;
//i = a++||++b||d++;
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
练习:
1.
if (a > 5)
b = 3;
else
b = -3;
转换成条件表达式,是什么样?
2.使用条件表达式实现找两个数中较大值。
10. 逗号表达式
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。
//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:
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。
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(); //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;
}
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;
}
12. 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。
12.1 隐式类型转换
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:
//实例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;
}
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 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.
所程序输出的结果是:
c
//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(c) ,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。
警告:
但是算术转换要合理,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
12.3 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。
操作符优先级
操作 符 | 描述 | 用法示例 | 结果类 型 | 结合 性 | 是否控制求值 顺序 |
() | 聚组 | (表达式) | 与表达 式同 | N/A | 否 |
() | 函数调用 | rexp(rexp,...,rexp) | rexp | L-R | 否 |
[ ] | 下标引用 | rexp[rexp] | lexp | L-R | 否 |
. | 访问结构成员 | lexp.member_name | lexp | L-R | 否 |
-> | 访问结构指针成员 | rexp->member_name | lexp | L-R | 否 |
++ | 后缀自增 | lexp ++ | rexp | L-R | 否 |
-- | 后缀自减 | lexp -- | rexp | L-R | 否 |
! | 逻辑反 | ! rexp | rexp | R-L | 否 |
~ | 按位取反 | ~ rexp | rexp | R-L | 否 |
+ | 单目,表示正值 | + rexp | rexp | R-L | 否 |
- | 单目,表示负值 | - rexp | rexp | R-L | 否 |
++ | 前缀自增 | ++ lexp | rexp | R-L | 否 |
-- | 前缀自减 | -- lexp | rexp | R-L | 否 |
* | 间接访问 | * rexp | lexp | R-L | 否 |
& | 取地址 | & lexp | rexp | R-L | 否 |
sizeof | 取其长度,以字节 表示 | sizeof rexp sizeof(类 型) | rexp | R-L | 否 |
(类 型) | 类型转换 | (类型) rexp | rexp | R-L | 否 |
* | 乘法 | rexp * rexp | rexp | L-R | 否 |
/ | 除法 | rexp / rexp | rexp | L-R | 否 |
% | 整数取余 | rexp % rexp | rexp | L-R | 否 |
+ | 加法 | rexp + rexp | rexp | L-R | 否 |
- | 减法 | rexp - rexp | rexp | L-R | 否 |
<< | 左移位 | rexp << rexp | rexp | L-R | 否 |
>> | 右移位 | rexp >> rexp | rexp | L-R | 否 |
> | 大于 | rexp > rexp | rexp | L-R | 否 |
>= | 大于等于 | rexp >= rexp | rexp | L-R | 否 |
< | 小于 | rexp < rexp | rexp | L-R | 否 |
<= | 小于等于 | rexp <= rexp | rexp | L-R | 否 |
== | 等于 | rexp == rexp | rexp | L-R | 否 |
!= | 不等于 | rexp != rexp | rexp | L-R | 否 |
& | 位与 | rexp & rexp | rexp | L-R | 否 |
^ | 位异或 | rexp ^ rexp | rexp | L-R | 否 |
| | 位或 | rexp | rexp | rexp | L-R | 否 |
&& | 逻辑与 | rexp && rexp | rexp | L-R | 是 |
| | | 逻辑或 | rexp | | rexp | rexp | L-R | 是 |
? : | 条件操作符 | rexp ? rexp : rexp | rexp | N/A | 是 |
= | 赋值 | lexp = rexp | rexp | R-L | 否 |
+= | 以...加 | lexp += rexp | rexp | R-L | 否 |
-= | 以...减 | lexp -= rexp | rexp | R-L | 否 |
*= | 以...乘 | lexp *= rexp | rexp | R-L | 否 |
/= | 以...除 | lexp /= rexp | rexp | R-L | 否 |
%= | 以...取模 | lexp %= rexp | rexp | R-L | 否 |
<<= | 以...左移 | lexp <<= rexp | rexp | R-L | 否 |
>>= | 以...右移 | lexp >>= rexp | rexp | R-L | 否 |
&= | 以...与 | lexp &= rexp | rexp | R-L | 否 |
^= | 以...异或 | lexp ^= rexp | rexp | R-L | 否 |
|= | 以...或 | lexp |= rexp | rexp | R-L | 否 |
, | 逗号 | rexp,rexp | rexp | L-R | 是 |
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。
//表达式1
a*b + c*d + e*f
注释: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
//表达式2
c + --c;
注释:同上,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
int main()
{
int i = 10;
i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
printf("i = %d\n", 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( "%d\n", answer);//输出多少?
return 0;
}
这个代码有没有实际的问题?
有问题!
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。
//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;
}
//尝试在linux 环境gcc编译器,VS2013环境下都执行,看结果。
Linux环境的结果:
VS2013环境的结果:
看看同样的代码产生了不同的结果,这是为什么?
简单看一下汇编代码.就可以分析清楚.
这段代码中的第一个 + 在执行的时候,第三个++是否执行,这个是不确定的,因为依靠操作符的优先级和结合性是无法决定第一个 + 和第三个前置 ++ 的先后顺序。
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。