操作符（超详解）

操作符详解

- 1. 操作符分类
- 2. 算术操作符
- 3. 移位操作符
- - 3.1 左移操作符
  - 3.2 右移操作符
- 4. 位操作符
- 5. 赋值操作符
- 6. 单目操作符
- - 6.1 单目操作符介绍
  - 6.2 sizeof和数组
- 7. 关系操作符
- 8. 逻辑操作符
- 9. 条件操作符
- 10.逗号表达式
- 11.下标引用，函数调用和结构成员
- 12.表达式求值
- - 12.1隐式类型转换
  - 12.2算术转换
  - 12.3操作符的属性

1. 操作符分类

算数操作符
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
逗号操作符

2. 算术操作符

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述
注：位移操作符的操作数只能是整数。

3.1 左移操作符

补：

整数的二进制表示形式有三种：原码，反码，补码
原码：按照数值的正负，直接按照二进制序列写出的就是原码
反码：原码的符号位不变，其他位按位取反
补码：反码的二进制+1就得到补码

例如：

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：—取决于编译器

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

补：
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

在这里插入图片描述

注：他们的操作数必须是整数

&按位与
比较二进制位 （有0则0，全1为1）

int main()
{
	int a = 3;
	//3的补码0000000000000011
	int b = -5;
	//-5的补码11111111111111011
	int c = a & b;//按二进制位
	//3的补码0000000000000011
	//-5的补码11111111111111011
	//a&b 0000000000000011
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
补：

|按位或
比较二进制位 （有1则1，全0为0）

int main()
{
	int a = 3;
	//3的补码0000000000000011
	int b = -5;
	//-5的补码11111111111111011
	int c = a | b;
	//3的补码0000000000000011
	//-5的补码11111111111111011
	//a | b 的补码1111111111111011
	//a | b 1000000000000101
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

^按位异或
按二进制 （异为1，同为0）

int main()
{
	int a = 3;
	//3的补码0000000000000011
	int b = -5;
	//-5的补码11111111111111011
	int c = a ^ b;
	//3的补码0000000000000011
	//-5的补码11111111111111011
	//a ^ b的补码1111111111111000
	//a ^ b 1000000000001000
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
补：

案例：不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换

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;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
分析：

按位异或支持交换律

补：在这里插入图片描述

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 main()
{
	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 = 1;//不是赋值，初始化
	a = 20;//赋值
//
	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
在这里插入图片描述

6. 单目操作符

6.1 单目操作符介绍

在这里插入图片描述

int main()
{
	int a = 0;
	int *p = &a;//a变量的地址

	int arr[10];
	int(*pa)[10] = arr;//数组的地址

	*p = &a;//对p进行解引用操作，* p是通过p中存放的地址，找到p指向的对象。* p其实是a
	return 0;
}

sizeof 是在计算类型创建变量或者变量的大小，单位是字节
sizeof 计算的结果是size_t 类型的
size_t 是无符号整型的
对size_t 类型的数据进行打印，可以使用%zd
sizeof 后面的括号在括号中写的不是类型的时候，括号可以省略，这样就说sizeof不是函数
sizeof是操作符 - 单目操作符

前置++：先加1后使用
后置++：先使用后加1
（- -同理）

int main()
{
 int a = (int)3.14;
 //3.14 被编译器识别位double

 //time_t --> unsigned int
 srand((unsigned int)time(NULL));
 rand();
 return 0;
}

6.2 sizeof和数组

在这里插入图片描述

不管什么类型指针都是4/8个字节

7. 关系操作符

在这里插入图片描述
注：在编程的过程中== 和=不小心写错，导致的错误

8. 逻辑操作符

在这里插入图片描述

案例1：//3月~5月是春季 //12 1 2 冬季

代码演示：

int main()
{
	int month = 0;
	scanf("%d", &month);
	if (month >= 3 && month <= 5)
	{
		printf("春季\n");
	}

	if (month == 12 || month == 1 || month == 2)
	{
		printf("冬季\n");
	}

	return 0;
}

案例2.1:

代码演示：

#include <stdio.h>
int main()
{                //1      3     
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	//i = a++ && ++b && d++;

	i = a++||++b||d++;
	//  0    3
	printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	printf("%d\n", i);

	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

案例2.2

int main()
{       
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ && ++b && d++;
	printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
	printf("%d\n", i);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

解析：
&& – 左边操作数如果为假，右边无需计算
|| – 左边操作数如果为真，右边无需计算

9. 条件操作符

(三目运算符)
在这里插入图片描述
案例：

10.逗号表达式

在这里插入图片描述

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。

案例：

在这里插入图片描述
案例2：

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 main()
{
	//3+5
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//            0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	printf("%d\n", arr[5]);//[] 下标引用操作符;5/arr为操作数
	return 0;
}

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。

int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

int main()
{
	printf("hehe\n");//()函数调用操作符
	int r = Add(3, 5);//()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

struct Book
{
	char name[20];
	int price;
};

//结构体变量.成员
//结构体指针->成员

void Print(struct Book* pb)
{
	printf("%s %d\n", (*pb).name, (*pb).price);
	printf("%s %d\n", pb->name, pb->price);
}

int main()
{
	struct Book b = {"C语言指南", 55};
	printf("%s %d\n", b.name, b.price);

	Print(&b);

	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：

//int - signed int
//unsigned int 
//char 到底是signed char还是unsigned char是不确定的，C语言标准没有明确指定，是取决于编译器的
//在当前使用的VS上，char == signed char
int main()
{
	char a = 5;
	//00000000000000000000000000000101
	//00000101
	char b = 126;
	//00000000000000000000000001111110
	//01111110
	char c = a + b;
	//00000000000000000000000000000101-a
	//00000000000000000000000001111110-b
	//00000000000000000000000010000011
	//10000011-c
	//11111111111111111111111110000011
	//10000000000000000000000001111100
	//10000000000000000000000001111101
	//-125
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

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
实例2：

int main()
{
	char a = 0xb6;//10110110
	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3：

int main()
{
 char c = 1;
 printf("%u\n", sizeof(c));
 printf("%u\n", sizeof(+c));
 printf("%u\n", sizeof(-c));
 return 0;
}

实例3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
在这里插入图片描述
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。

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。

在这里插入图片描述
一些问题表达式
表达式1：

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。

表达式2：
在这里插入图片描述

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。

表达式3：

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;
}

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。

非法表达式（在不同编译器上运行结果不同）：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 int ret = (++i) + (++i) + (++i);
 printf("%d\n", ret);
 printf("%d\n", i);
 return 0;
}

int main()
{
 int i = 10;
 i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
 printf("i = %d\n", i);
 return 0;
}

尽量避免写出此类表达式