C语言_操作符

news2024/12/24 20:53:25

目录

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，结构成员 

表达式求值

隐式类型转换

算术转换

操作符的属性 

练习题

代码仓库

算术操作符

加(+)，减(-)，乘(*)，除(/)，取模(%)

  • 除法：
  1. 整数除法(除号两端都是整数就执行整数除法)
  2. 浮点数除法(除号两端只要有一个是小数就执行浮点数除法)
  3. 除数不能为0
  • 取模：
  1. 得到整除后的余数
  2. 两个操作数必须都是整数

移位操作符

左移操作符(<<)，右移操作符(>>)

  1. 移位移动的是补码的二进制序列
  2. 移位操作符的操作数只能是整数
  3. 整数的二进制有三种表示形式，原码，反码，补码 
    根据正负直接写出的二进制序列就是原码
正整数的原反补一样，负整数原反补需要计算
二进制最高位是符号位，符号位1表示负数0表示正数

一个整型是4个字节=32个bit位
int a = 15;
00000000 00000000 00000000 00001111  //原码
00000000 00000000 00000000 00001111  //反码
00000000 00000000 00000000 00001111  //补码

最高位是符号位，1表示负数0表示正数
int b = -15;
10000000 00000000 00000000 00001111  //原码
反码：符号位不变其他按位取反
11111111 11111111 11111111 11110000  //反码
补码：反码+1
11111111 11111111 11111111 11110001  //补码

整数在内存中存储的是补码
计算的时候也是使用补码计算
  4. 右移分为算术右移，逻辑右移 
    算术右移：右边丢弃，左边补原来的符号位
逻辑右移：右边丢弃，左边直接补0
C语言没有明确规定用哪个，一般编译器采用算术右移
  5. 左移：左边丢弃，右边补0
  6. 移动负数位是标准未定义行为

位操作符

按位与(&)，按位或(|)，按位异或(^)

  1. 操作二进制位 
    int a = 3;
int b = -5;
a的补码：00000000 00000000 00000000 00000011
b的补码：11111111 11111111 11111111 11111011

按二进制位与（&）：对应二进制位有0为0，两个同时1才为1
a & b: 00000000 00000000 000000000 00000011 

按二进制位或（|）：对应二进制位有1为1，两个同时0才为0
a | b：11111111 11111111 11111111 11111011

按二进制位异或（^）：对应二进制位相同为0，相异为1
a ^ b：11111111 11111111 11111111 11111000

计算结果是补码，输出需要转为原码
原码 = 补码-1然后符号位不变取反

    面试题：不能创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。

    //方法1
int a = 3;
int b = 5;
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
//缺陷：假如a或b特别大，那么a+b就可能超出整型范围发生截断

//方法2
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;

//异或特点：
//a ^ a = 0
//a ^ 0 = a
//a ^ b = b ^ a 异或支持交换律

赋值操作符

  1. 赋值（=) 
    int x = 1;
int y = 2;
int z = 3;
//也可以连续赋值
x = y = z = 4;
  2.  复合赋值符，+=，-=，*=，/=，%=，>>=，<<=，&=，|=，^=

单目操作符

  1. 逻辑反操作（!）
  2. 负值（-）
  3. 正值（+）
  4. 取地址（&），解引用操作符（*）应用于指针 
    int a = 10;
int* pa = &a; //取出a的地址，pa是指针变量
*pa = 20; //通过pa中存放的地址，找到指向的空间（内容）
  5.  sizeof 不是函数，是操作符，计算的是类型创建变量的大小，单位是字节 
    int a = 10;
printf("%d\n", sizeof(a)); //4
printf("%d\n", sizeof a); //4  可以不带括号
int arr[10];
printf("%d\n", sizeof(arr)); //40
  6. ~ ：对一个数的二进制位按位取反
  7. 后置++（后置-- 同理） 
    int a = 1;
int b = a++; //b = a, a = a + 1 先使用，后++

    前置++（前置-- 同理）

    int a = 1;
int b = ++a; //a = a + 1，b = a 先++，后使用
  8. 强制类型转换：（类型）  
    int a = (int)3.14;

关系操作符

  1. >， >=， <， <=， !=， ==

逻辑操作符

  1. 逻辑与（&&），逻辑或（||）
  2. && 左边为假右边就不计算了
  3. || 左边为真右边就不计算了
  4. &&，||，!，如果计算结果为真，使用1表示

条件操作符

  1. e1 ? e2 : e3 
    int a = 0;
int b = 0;

if(a>5)
{
    b = 3;
}
else
{
    b = -3;
}

//转成条件操作符
b = (a>5) ? 3 : -3;

逗号表达式

  1. 从左向右计算，整个表达式的结果是最后一个表达式的结果 
    int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1); //13 

//例子2
a = get();
count(a);
while(a>0)
{
    a = get();
    count(a);
}
//改成逗号表达式
while(a=get(), count(a), a>0) {}

下标引用，函数调用，结构成员 

  1. 下标引用操作符 [ ] 
    int arr[10];
arr[3] = 4; //arr和3是操作数
  2.  函数调用操作符（） 
    int len = strlen("abc"); //操作数是函数名和参数
  3. 访问结构成员，结构体.成员名，结构体指针->成员名 

表达式求值

  1. 表达式在计算的过程中有哪些类型转换？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，类型转换有整型提升，算术转换
  2. 表达式的求值顺序是怎么样的？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

隐式类型转换

  1. 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(char)和短整型(short)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
  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（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。
  3. 如何进行整体提升呢？ 
    char c1 = 5;
//00000000 00000000 00000000 00000101 这是5的整型
//00000101 存入char发生截断

char c2 = 127;
//00000000 00000000 00000000 01111111
//01111111

//整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的，前面补符号位
char c3 = c1 + c2
//00000101 c1
//00000000 00000000 00000000 00000101 c1整型提升 
//01111111 c2
//00000000 00000000 00000000 01111111 c2整型提升
//整型提升后相加
//00000000 00000000 00000000 10000100
//10000100 c3发生截断

printf("%d\n", c3); //%d：10进制的形式打印有符号的整数，遇到char需要整型提升
//1111111 11111111 11111111 10000100 c3整型提升，前面符号位补齐，这里是补码，转成原码然后打印

算术转换

  1. 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。
//从上往下依次排列，下面类型遇到上面类型则需要转为上面类型
 long double
 double
 float
 unsigned long int
 long int
 unsigned int
 int

操作符的属性 

  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。
  2. 相邻操作符优先级高的先算，低的后算
  3. 相邻操作符优先级相同的情况下，看结合性

C语言中的运算符优先级可以分为多个级别，从高到低依次为：

  1. 括号类操作符（如 ()、[]、->、.）。
  2. 单目运算符（如 !、\~、++、--、-）。
  3. 算术运算符（如 +、-、*、/、%）。
  4. 关系运算符（如 <、>、==、!=、&lt;=、&gt;=）。
  5. 逻辑运算符（如 &&、||、!）。
  6. 条件运算符（如 ? :）。
  7. 赋值运算符（如 =、+=、-=、*=、/=、%=、%=）。
  8. 逗号运算符（,）。

左结合性（Left-to-right）

大多数二元操作符都是左结合的，这意味着它们从左到右结合。常见的左结合操作符包括：

算术操作符：+,  -,  *,  /,  %

关系操作符：<,  <=,  >,  >=

相等操作符：==,  !=

位操作符：&,  |,  ^,  <<,  >>

逻辑操作符：&&,  ||

逗号操作符：,

a - b + c // 先计算 a - b，然后再计算结果 + c
 

右结合性（Right-to-left）

一些操作符是右结合的，这意味着它们从右到左结合。常见的右结合操作符包括：

赋值操作符：=,  +=,  -=,  *=,  /=,  %= 等

三元操作符：? :

一元操作符：!,  ~,  ++,  --,  +(正号),  -(负号),  *(指针解引用),  &(取地址),  sizeof

类型转换操作符：(type)

a = b = c // 先计算 b = c，然后再计算 a = (b = c)

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 

练习题

答：A

答：a=9, b=23, c=8   (b=++c, c++, ++a, a++)整体是一个逗号表达式

写一个函数，返回参数二进制中1的个数

//思路：先取出第一位比较，然后右移一位
int get_one(int _num)
{
	int count = 0;
	for (int i = 0; i < 32; i++) if ((_num>>i) & 1) count++;
	return count;
}
	
int main()
{
	int num;
	scanf("%d", &num);
	printf("%d\n", get_one(num));
	return 0;
}
//方法2
//n = n & (n-1) 这个表达式会让n的二进制最右边的1消失
int get_one(int _num)
{
	int count = 0;
	for (; _num != 0; _num = _num & (_num - 1), count++);
	return count;
}
	
int main()
{
	int num;
	scanf("%d", &num);
	printf("%d\n", get_one(num));
	return 0;
}

获取一个整数二进制序列中所有偶数位和奇数位并分别打印

//思路：假设第一位是奇数位，第一位右移0位和1相与打印，第三位右移2位...，第5位右移4位...，第31位右移30位...
//偶数位：第2位右移1位...，第4位右移3位...，第32位右移31位...
int main()
{
	int n;
	scanf("%d", &n);

	for (int i = 30; i >= 0; i -= 2) printf("%d ", (n >> i) & 1);
	printf("\n");
	for (int i = 31; i > 0; i -= 2) printf("%d ", (n >> i) & 1);
	return 0;
}

输出两个int整数m和n的二进制序列中有多少个位不同

//思路：先异或，再算有几个1
int main()
{
	int m, n, count = 0;
	scanf("%d %d", &m, &n);
	int ret = m ^ n;
	while (ret = ret & (ret - 1)) count++;
	count++;
	printf("%d\n", count);
	return 0;
}

 

答：D，这个代码有问题，因为不能确定唯一的计算路径，不同的编译环境有不同的结果

 
下面代码的结果是？

答：>

解析：第一个点，全局变量和静态变量如果不初始化默认是0，

第二个点，sizeof的返回值类型是size_t也就是unsigned int，而 i 的类型是int，i 和 sizeof 比较 i 的类型会被算术转换为 unsigned int，此时 i 是 -1，所以 i 变成一个很大的正整数。

 

答：D

 

有序序列合并_牛客题霸_牛客网

输入两个升序排列的序列，将两个序列合并为一个有序序列并输出。

//思路：用i, j分别遍历两个数组，将i, j对应的元素进行比较，小的输出然后往后遍历
int main() {
    //输入第一行
    int n, m;
    scanf("%d %d", &n, &m);
    //输入第二行，变长数组
    int n_arr[1000];
    for (int i = 0; i < n; i++) scanf("%d ", &n_arr[i]);
    //输入第三行
    int m_arr[1000];
    for (int i = 0; i < m; i++) scanf("%d ", &m_arr[i]);
    //合并
    int i = 0, j = 0;
    while (i < n && j < m)
    {
        //谁小谁输出
        if (n_arr[i] < m_arr[j]) printf("%d ", n_arr[i++]);
        else printf("%d ", m_arr[j++]);
    }
    //走到这里是有一个数组输出完了，直接输出另一个数组剩下的数
    if (i == n) while (j < m) printf("%d ", m_arr[j++]);
    else while (i < n) printf("%d ", n_arr[i++]);
    return 0;
}

有序序列判断_牛客题霸_牛客网

输入一个整数序列，判断是否是有序序列，有序，指序列中的整数从小到大排序或者从大到小排序(相同元素也视为有序)。

代码仓库

Operator/Operator/main.c · 林宇恒/code_c - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

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