C语言进阶之路-运算符小怪篇

一、学习目标

二、运算符详谈

算术运算符

关系运算符

逻辑运算符

位运算符

特殊运算符

条件运算符

sizeof 运算符

打怪实战

三、控制流

二路分支

多路分支

const

while与 do…while循环

语法：

for循环

break与continue

goto语句（不建议使用）

总结

一、学习目标

各种运算符的操作
控制流的各种应用
结合运算符和控制流编写小程序

二、运算符详谈

算术运算符

运算符	功能说明	举例
加法 +	一目取正 a+b	+a / a+b
减法 -	一目取负	-a / a-b
乘法 *	双目运算符用于相乘	a*b
除法 /	双目运算符用于相除	a/ b 5/3 = 1 5.0/3 = 1.5
取模（求余） %	双目运算符用于求余计算	a%b 5%3 = 2
++ 自加1	单目运算符用于对某一个值进行+1运算	++a (先运算然后返回的是a的地址) a++ （先返回的是a的值[常量]，然后再运算）
– 自减1	单目运算符用于对某一个值进行-1运算	--a (先运算然后返回的是a的地址) a-- （先返回的是a的值[常量]，然后再运算）

关注点：
- 减号也是负号，比如 -a 是取变量 a 的相反数。
- 取模运算要求左右两边操作数必须是整型数据。
- 自加和自减运算不仅可以对整型操作，也可以对浮点数、指针操作。
  - 前缀自加自减运算：先进行自加自减，再参与表达式运算，返回的是一个地址
  - 后缀自加自减运算：先参与表达式运算，在进行自加自减，返回的是一个常量

int a = 100; int b = 200; int c = ++a;
 // a先自加1，变成101；然后再赋值给c，因此c等于101 
int d = b++; 
// b先赋值给d，因此d等于200；然后b自加1，变成201

关系运算符

运算符	功能	举例	说明
>	用于判断关系是否大于	a > b
	用于判断关系是否小于	a < b
>=	用于判断关系是否大于或等于	a >= b
	用于判断关系是否小于或等于	a
==	用于判断两个关系是否等于	a+43 == 98-b
!=	用于判断两个关系是否不等于	a!=b

关注点：
- 关系运算符用于判断运算符两边的表达式是否满足给定的大小条件。
- 由关系运算符组成的表达式称为关系表达式，其值为布尔型。
- 判断是否相等是双等号==，而不是一个等号。

逻辑运算符

运算符	功能说明	举例
!	逻辑反	!(x==0)
&&	逻辑与	x>0 && x
\|\|	逻辑或	y100

运算规则：
- 逻辑反：将逻辑真、假翻转，即真变假，假变真。
- 逻辑与：将两个关系表达式串联起来，当且仅当左右两个表达式都为真时，结果为真。
- 逻辑或：将两个关系表达式并联起来，当且仅当左右两个表达式都为假时，结果为假。

特殊规则：
- 在逻辑与运算中，如果左边表达式的值为假，那么右边表达式将不被执行。

- 在逻辑或运算中，如果左边表达式的值为真，那么右边表达式将不被执行。

位运算符

运算符	名称	举例	功能说明
~	位逻辑反	~a	将变量 a 中的每一位取反
&	位逻辑与	a & b	将变量 a 和 b 逐位进行与操作
\|	位逻辑或	a \| b	将变量 a 和 b 逐位进行或操作
^	位逻辑异或	a ^ b	将变量 a 和 b 逐位进行异或操作
	左移	a	将变量 a 中的每一位向左移动4位
>>	右移	x >> n	将变量 x 中的每一位向右移动4位

位运算符操作的对象是数据中的每一位
运算规则：
- 位逻辑反、位逻辑与、位逻辑或拥有与逻辑运算相似的规则和一样的真值表
  - 位逻辑反 ~：（单目运算符）把变量中的每一个二进制位进行取反操作
  - 位逻辑与 &：（双目运算符） a&b 则是把a与b的所有二进制进行对应的位与操作
    - - 位与操作有0得0
  - 位逻辑或 | ：（双目运算符） a|b 则是把a与b的所有二进制进行对应的位或操作

- - - - 位或操作有1得1

- 异或运算 ^ ：（双目运算符） a^b 则是把a与b的所有二进制进行对应的位异或操作
  - 相同为0，不同为1

- 移位运算：移出去的不要，空出来的补零。移位运算都是针对无符号数的运算。
  - 右移操作：移出去的丢弃，空出来补符号位
  - 左移操作：移出去的丢弃，空出来补0 ，（负数）符号位不变，正数则覆盖符号位

特殊运算符

赋值运算符 =
- 不能对常量赋值，只能对变量赋值 123 = a ;
- 不能对数组赋值 , arr = 123 ;
- 可以连续赋值，顺序从右到左 a = b = c = k = 123 ;

int a, b;
int x[5];

a = 100; // 对变量 a 赋值，正确
3 = 100; // 对常量 3 赋值，错误！
x = 123; // 对数组 b 赋值，错误！

// 连续赋值
a = b = 50; // 先将 50 赋给 b，再将 b 的值赋给 a，正确

复合赋值符
- 当左右两边有相同的操作数时，采用复合赋值符不仅直观，且能提高运算效率
- 除了下述10个复合运算符之外，生造别的复合运算符是非法的

// 加减乘除：
a += n; // 等价于 a = a+n;   a = n + a [不太型]
a -= n; // 等价于 a = a-n;   a = n - a  [完全不行]
a *= n; // 等价于 a = a*n;    【不太行】
a /= n; // 等价于 a = a/n;   【完全不行】

// 求余：
a %= n; // 等价于 a = a%n;

// 位运算：
a &= n; // 等价于 a = a&n;
a |= n; // 等价于 a = a|n;
a ^= n; // 等价于 a = a^n;
a >>= n; // 等价于 a = a>>n;
a <<= n; // 等价于 a = a<<n;

条件运算符

唯一需要三个操作数的运算符（三目运算符）
语法：表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
释义：当表达式1为真时，取表达式2，否则取表达式3
- 如果表达式1为真则取冒号左边，否则去冒号右边
举例：

int a = 100;
int b = 200;
int m = (a>b) ? a : b;  // 如果 a>b 为真，则 m 取 a 的值，否则取 b 的值

sizeof 运算符

含义：计算指定数据类型或者变量所占据内存的字节数
语法：sizeof(类型) 、sizeof(变量) ，计算变量的字节数时圆括号可以省略
举例：

printf("%d\n", sizeof(int));
printf("%d\n", sizeof(long double));

int a[5];
printf("%d\n", sizeof(a));
printf("%d\n", sizeof a);

return运算符

含义：退出某个函数（如果退出的是主函数main，那么整个程序也就退出了）
语法：必须出现在函数体内，可以带函数对应类型的数据
举例：

float func() 
{
     return 1.34; 
}

优先级与结合性

当表达式中出现不同的运算符时，根据优先级来决定谁先执行，比如先乘除，后加减
当表达式中出现多个相同优先级的运算符时，根据结合性来决定谁先运行，比如从左到右

打怪实战

编写一个程序，计算N升纯净水所包含的分子个数，结果用科学计数法表示。

编写一个程序，用户输入华氏温度F，程序输出摄氏温度C，结果保留2位小数。

提示：华氏温度F转化为摄氏温度C的公式为： C = 5×（F - 32）÷ 9

编写一个程序，将用户输入的天数转化为等价的星期数和天数。

输入：18输出：2星期零4天

分析并解释以下程序的执行结果。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int x = 10;
    int a, b, c;
    a = x++;
    b = ++x;
    c = 10*x++;
    printf(“x=%d，a=%d，b=%d，c=%d\n”, x, a, b, c);   
    return 0;
}

【简答题】简述 ‘a’ 与 “a” 的异同。

【简答题】有时候需要使用 int32_t 类型变量代替 int 类型变量的原因是什么？

三、控制流

二路分支

逻辑：程序中某段代码需要在满足某个条件时才能运行
形式：
- if 语句：表达一种如果-则的条件执行关系
- if-else 语句：表达一种如果-否则的互斥分支关系

语法：

if ( 布尔表达式 )
{
    // 如果布尔表达式为真则执行{} 中的代码
}

if( 布尔表达式 )
{
    // 如果布尔表达式为真 则执行 代码块 A
}
else 
{ 
    // 否则执行 代码块 B
}

举例：

// if 语句   int a = 124 ;
if(a%2 == 0)
{
    printf("a是偶数\n");
}

//if-else 语句
if(a%2 == 0)
{
    printf("a是偶数\n");
}
else
{
    printf("a是奇数\n");
}

注意：

if 语句可以单独使用，else 语句不可以，else 语句必须跟if语句配套使用
不管是 if 语句还是 else 语句，{代码块}都必须使用大括号{}括起来，否则只有首句有效
if 以及else 语句的大括号都可以省略但是不建议省略容易造成误会降低可读性。

使用if-else来实现多路分支：

if (ch >= 65 && ch <= 90)
{
    printf("这是一个大写字母...\n");
}
else if( ch >= 'a' && ch <= 'z' ) {
    printf("这是一个小写字母...\n");
}
else if (ch >= '0' && ch <= '9')
{
    printf("这是一个数字...\n");
}
else{
    printf("这是一个其他的符号...\n");
}

多路分支

逻辑：根据不同的条件执行不同的代码片段
语法：

switch  ( 必须是一个整形表达式 )
{
    case 整形常量1 ：
        代码片段1
        break ;   // 跳出语句 【不是必须的】

    case 整形常量2 ：
        代码片段2
        break ;   // 跳出语句 【不是必须的】

    case 整形常量3 ：
        代码片段3
        break ;   // 跳出语句 【不是必须的】
        
        ....
        .....
        .....
    case 整形常量n ... 整形常量n+X:   // 表示一个取值范围 在 n 与 n+X 之间
         代码片段N-1
        break ;   // 跳出语句 【不是必须的】                   
    
    case 整形常量N ：
        代码片段N
        break ;   // 跳出语句 【不是必须的】

    default:   // 如果以上所有的CASE都不符合则进入defalue 语句中
        代码片段N+1
        break;
}

switch(n)
{
case 1:
    printf("one\n");
    break;

case 2:
    printf("two\n");
    break;
  
case 3:
    printf("three\n");
    break;
  
default:
    printf("其他数字\n");
}

要点解析：

switch(n) 语句中的 n 必须是一个整型表达式，即 switch 判断的数据必须是整型
case 语句只能带整型常量，包括普通整型或字符，不包括 const 型数据。
break 语句的作用是跳出整个 swtich 结构，没有 break 程序会略过下一个case语句的判断执行执行代码段
default 语句不是必须的，一般放在最后面（因此不需要 break）
如果想判断一定的范围可以使用...作为一个范围的选择比如 1 ... 30 表示1到30之间

多路分支小怪练习：

- 尝试使用if-else实现：
  - 用户从键盘中输入一个字符
  - 程序检测后输出字符对应的类型（大写、小写、数字、符号等）
- 尝试使用switch-case实现
  - 用户从键盘输入一个颜色的首字母（不区分大小写）
  - 程序检测后输出对应的颜色单词
  - 例如：
    - 输入 g 输出绿色
    - 输入 R 输出红色

const

逻辑：使一个变量不可修改
作用：
- 修饰普通变量，使之不可修改
- 修饰指针变量，使之指向不可修改或者使其指向的目标的内容不可修改
示例：

int const a = 100; // 定义了一个不可修改的变量a
const int b = 200; // 定义了一个不可修改的变量b
const int c ;  // 语法上没有问题，但是c的值完全没有任何作用

a = 101; // 错误
b = 202; // 错误

while与 do…while循环

逻辑：使得程序中某一段代码可以重复循环地运行
形式：
- while 循环：先判断，再循环
- do-while 循环：先循环，再判断

while循环

语法：

while( 布尔表达式 )   // 只要该表达式为真则代码块会被一直执行
{
    代码块
}

while循环：

入口判断

// 循环输出一系列整数，直到100为止
int a;
scanf("%d", &a);
while(a <= 100)
{
    printf("%d\n", a);
    a++;
}

do-while 循环

do-while循环：出口判断

// 循环输出一系列整数，直到100为止
int a;
scanf("%d", &a);
do
{
    printf("%d\n", a);
    a++;
}while(a <= 100);

语法点：
- while 循环先进行判断，条件为真后才执行循环体，因此循环体可能一遍也不执行。
- do-while 循环先执行循环体，再进行判断，因此循环体至少会执行一遍。
- do-while 循环中的 while 语句后面有分号；

for循环

逻辑：与 while 循环类似，但更加紧凑，for 循环将控制循环的变量集中在一行

语法：

for ( 初始化语句 ; 条件判断语句 ; 循环变量迭代语句 )
{
    代码块    
}

注意：
    # 初始化语句  只会在进入for循环的时执行一次
    # 条件判断语句 每一次进入for 循环时都会执行判断
    # 循环变量迭代语句 在每一次循环结束后执行
    
流程：
    初始化 --> 判断是否满足 --> 执行代码块 --> 执行循环变量的迭代

示例：

// 循环输出一系列整数，直到100为止
int a;
for(a=30; a<=100; a++)
{
    printf("%d\n", a);
}

语法点：

- 循环头的标准语法是： for(表达式1 ; 表达式2 ; 表达式3）
- 表达式1一般用来初始化循环控制变量，只会执行一次
- 表达式2一般用来作为循环判定条件，为真则进入循环，为假则跳出循环，每一次循环都需要先判断
- 表达式3一般用来更新循环控制变量，在每一次循环结束后执行
- 三个表达式均可以省略，但分号不能省略

for (;;)   // 死循环
{
    
}

break与continue

逻辑：
- break：① 跳出 switch 语句； ② 跳出当层循环体（包括while + for ）
- continue：结束当次循环，进入下次循环
举例：

switch(n)
{
case 1:
    printf("one\n");
    break;  // 跳出 switch 语句
case 2:
    printf("two\n");
    break;        
}

while(1)
{
    int n = scanf("%d", &a);
    if(n == 0)
        break; // 跳出当层 while 循环体
}

for(int i=1; i<=100; i++)
{
    if(i%7 == 0)
        continue; // 跳过所有能被7整除的数
     
    printf("%d\n", i);       
}

goto语句（不建议使用）

逻辑：无条件跳转

语法：


标签：
    


goto 标签;

示例：

int main()
{
    printf("%d\n", __LINE__); // 打印第3行 
    
    // 无条件跳转到label处 
    goto label;
    printf("%d\n", __LINE__); // 打印第7行，此处被略过
label:  
    printf("%d\n", __LINE__); // 打印第9行
}

语法：
- goto语句直接跳转到本代码块中的标签处
- 标签指的是以冒号结尾的标识符
作用：
- goto语句的无条件跳转不利于程序的可读性，一般不建议使用
- goto语句在跳转的时候内存中的数据具有一定的不确定性
- goto语句常被用在程序的错误处理中

Init()
{
    // 初始化LCD 设备
    if(error)
    {
        goto exit_lcd ;    
    }
    
    // 初始化 触摸屏设备
    if(error)
    {
        goto exit_touch ;    
    }
    
    // 初始化蓝牙设备
    if(error)
    {
        goto exit_Bt ;    
    }

    // 初始化网络设备
    if(error)
    {
        goto exit_Net ;    
    }

exit_Net:
    // 释放网络设别
exit_Bt:
    // 释放蓝牙设别
exit_touch:
    // 释放触摸屏资源
exit_lcd:
    // 释放LCD的资源
}