C语言:操作符详解

news2024/11/15 22:38:38

往期文章

  1. C语言:初识C语言
  2. C语言:分支语句和循环语句
  3. C语言:函数
  4. C语言:数组

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  • 往期文章
  • 前言
  • 1. 操作符分类
  • 2. 算术操作符
  • 3. 移位操作符
  • 4. 位操作符
  • 5. 赋值操作符
  • 6. 符合赋值符
  • 7. 单目操作符
  • 8. 关系操作符
  • 9. 逻辑操作符
  • 10. 条件操作符
  • 11. 逗号表达式
  • 12. 下标引用、函数调用和结构成员
  • 13. 表达式求值
    • 13.1 隐式类型转换
    • 13.2 算术转换
    • 13.3 操作符的属性
  • 后记

前言

继续更文,坚持就是胜利,开学就考试,已经愁死了。兄弟们记住,那些开学就考试的学校脑瓜子绝对不正常,一定要远离。
今天我们来更新操作符相关知识,放心,一定干货满满,欢迎阅读点赞收藏哦。之前有一篇关于操作符的拙作,欢迎大家点击查看:操作符详解

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1. 操作符分类

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2. 算术操作符

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  1. 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。
  2. 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。
  3. % 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

学习移位操作数之前我们先了解一下关于二进制的知识:
整数的二进制有三种表示形式,原码、反码、补码。
正数的原码、反码、补码是相同的,负数的反码和补码需要经过一定的运算,最高位为符号位,原码符号位不变,其他按位取反为反码,反码的基础上加1为补码。整数在内存中是通过补码的形式存储的。

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我们左移操作符实际是移动存储在内存中的二进制补码。

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于是移动之后的二进制数字为1010,换成10进制是10.我们可以发现左移一位的本质是乘以2.
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右移分为算术右移和逻辑右移,具体是哪种移位方式,需要看具体机器。用正数是看不出机器采用哪种移位的:
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我们用负数来测试一下博主目前的机器是哪种移位方式。

#include<stdio.h>

int main()
{
	int a = -1;
	int b = a >> 1;
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}

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可知在博主的机器上是算术右移。

注意:对于移位运算符,不要移动负数位,这个是标准未定义的。不要乱操作,不一定会搞出什么乱七八糟的东西。

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4. 位操作符

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按位与是两位数都为1时结果才为1。
按位或是两位数有一个为1结果就为1.
按位异或是两位数不同时结果才为1.

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num1 = 3;
	int num2 = 5;
	int a= num1 & num2;
	int b= num1 | num2;
	int c= num1 ^ num2;
	printf("%d	%d	%d\n", a, b, c);
	return 0;
}

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注意,这三个操作符只能作用于整形哦。
我们来看一下操作符的应用,看这样一道题,如何在不创建第三个变量的情况下,实现两个数字的交换。一种代码实现方式如下:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	a = a^b;
	b = a^b;
	a = a^b;
	printf("a = %d b = %d\n", a, b);
	return 0;
}

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感受到位运算的神奇啦吗?如果考试遇到两个数的交换问题,这不秀老师一脸。
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我们再来看一个题目:求一个整数存储在内存中的二进制中1的个数。
最简单我们能想到的一种方法是:

#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;
}


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我们知道十进制数字转换为二进制我们通常用短除法,这种计算方法就是短除法的模拟来计算几个1.
除此之外,我们能不能用位操作来实现这道题目呢?我们想一下,如果我们给一个二进制数字按位与上一个1,会得到什么样子的结果呢?

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我们可以发现,如果一个二进制数字末尾为0,按位与1后结果为0,如果末尾为1,按位与1后结果为1.

根据这个原理,我们可以有这样的代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = -1;
	int i = 0;
	int count = 0;//计数
	for (i = 0; i<32; i++)
	{
		if (((num >> i) & 1) == 1)
			count++;
	}
	printf("二进制中1的个数 = %d\n", count);
	return 0;
}

在这份代码的基础上,我们发现必须要循环32次,把每一位都检验,于是,我们还可以继续优化如下,避免循环32次会出现的浪费情况,这种实现方法十分精妙:

#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;
}

5. 赋值操作符

赋值操作符是“=”,可以连续赋值,但是为了代码的易读性还是尽量不用。赋值操作符很简单,不多哔哔,进入下一节。

6. 符合赋值符

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复合赋值不过是将代码写地更简单一些。我们举一个例子:

int x = 10;
x = x+10;
x += 10;//复合赋值

两个表达式意义一致。

7. 单目操作符

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逻辑反!作用为真变假,假变真。
负值、正值操作符我们就不讲啦。
sizeof是用来计算所占字节大小的,sizeof是操作符而非函数。在某些情况下,后面的括号是可以省略的。sizeof内部的表达式是不计算的。

#include<stdio.h>

int main()
{
	short s = 3;
	int a = 10;
	printf("%d\n", sizeof(s = a + 5));
	printf("%d\n",s);
	return 0;
}

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我们发现这段代码出来的结果是2和3,a是int,加上5之后为15也是int型,但是将范围大的量赋值给范围小的量会转换为范围小的量,所以最后的结果仍然是short,这里涉及到类型转换的知识。而括号内的表达式不计算,这则涉及到编译链接的知识。
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~对一个二进制数按位取反。1变0,0变1.

#include<stdio.h>

int main()
{
	int a = 0;
	//00000000000000000000000000000000补码
	//11111111111111111111111111111111补码
	//打印出的值是原码对应的值,所以要减一然后除符号位取反
	//11111111111111111111111111111110
	//10000000000000000000000000000001
	printf("%d\n", ~a);
	return 0;
}

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我们要重点讲述一下++和–,因为前置和后置经常把我们绕懵逼。

//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;
}



一定要注意前置后置的区别,考试别被绕进去。
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强制类型转换括号里面放类型。

8. 关系操作符

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比较简单,在编程的过程中== 和=不小心写错,导致错误,一定要注意。

9. 逻辑操作符

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逻辑与都真为真,逻辑或一假为假。
我们来看一道题目:

#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\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	printf("%d\n", i);
	return 0;
}
//程序输出的结果是什么?

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原因如下:
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对于逻辑与操作符,左边证明为假,右边不再计算。
当我们把逻辑与换为逻辑或,我们a的初始值置为1:

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0, a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;
	//i = a++ && ++b && d++;
	i = a++||++b||d++;
	printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	printf("%d\n", i);
	return 0;
}
//程序输出的结果是什么?

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逻辑或左边操作数证明为真,右边不计算了。

10. 条件操作符

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也叫三目操作符,是C语言中唯一一个三目操作符。
表达式1为真,整个表达式为表达式2的结果,否则为表达式3的结果。
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11. 逗号表达式

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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()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = (a>b, a = b + 10, a, b = a + 1);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

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12. 下标引用、函数调用和结构成员

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13. 表达式求值

以上操作符我们就已经介绍完了,但是在实际运用中,还需要大家多多注意每一种操作符的用法。
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。
所以接下来,我们来具体看看表达式的求值。

13.1 隐式类型转换

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我们通过一个例子来看整型提升的过程:

#include<stdio.h>

int main()
{
	char a = 3;
	char b = 127;
	char c = a + b;
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

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13.2 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。
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。
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13.3 操作符的属性

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注意: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。

比如这个表达式:ab + cd + ef
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。
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所以这样的代码其实是存在问题的。

后记

好的,这次文章就先分享到这里了,很用心的博客,期待大家的支持。

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