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操作符详解,超详细的介绍操作符的作用与功能和注意事项

1.操作符分类

算术操作符 位移操作符 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 下标引用、函数调用和结构体成员操作符

2.算术操作符

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+ - * / %
  • %操作符外,其他的4个操作符都是可以作用于整数和浮点数。即取模的操作符的两端必须都是整数。
  • 对于/操作符如果两个操作数都为整数,执行整数除法。而有浮点数执行的就是浮点数除法
  • %操作符的两个操作符必须为整数。返回的是整数之后的余数

程序当中的二进制位

程序的最底层都是二进制位,在C语言中也不例外。数与数的运算都是以二进制位运算的,以正整数15为例,它的二进制表达为:00000000 00000000 00000000 00001111。同时二进制有三种表达形式。 整数的二进制表达形式:

原码 反码 补码。

正整数的原 反 补码是相同的 负整数的原 反 补码是要计算的 计算负整数的反码与补码 负数的反码等于原码的符合位不变,其他位按位取反得到的就是反码 补码等于反码加1

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以-15为例
-15的原码为 10000000 00000000 00000000 00001111
-15的补码为 11111111 11111111 11111111 11110000
-15的补码为 11111111 11111111 11111111 11110001

什么是符号位 符号位就是在整数的进制位最左侧的一位为符号位,1表示负数 0表示正数。 补码的作用 在计算机中的运算都是围绕着补码来计算的。 在内存中存储的是补码,计算也是用的补码

3.移位操作符

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<< 左移操作符
>> 右移操作符

//移位操作符的操作数只能是整数

3.1 左移操作符

左边抛弃、右边补0

左移操作

在num没有被赋值的情况下,自身的值不会改变。

3.2 右移操作符

规则

右移运算有两种规则: > 1.逻辑移位 > 左边用0填充,右边抛弃 > 2.算术移位 > 左边用原该值的符号位填充,右边抛弃

C语言没有明确规定是算术右移还是符号右移,一般编译器上采用的是算术右移

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#include <stdio.h>

int main()
{
	int num = -1;
	int b = num >> 1;
	printf("%d\n", b);
	return 0;
}
//打印结果 -1
右移操作

注意:对于移位操作符,不能移动负数位,这是标准为定义行为

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//错误写法
int num = 10;
num>>-1;//error

4.位操作符

位操作符:

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& //按位与
| //按位或
^ //按位异或
//以上操作符的操作数必须是整数

位操作符也是对二进制进行操作的,且为双目操作符 &的作用就是将,两个二进制位的补码,对应位置有0为0,两个同时为1才是1.

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1&2
00000000 00000000 00000000 00000001
00000000 00000000 00000000 00000010
结果
00000000 00000000 00000000 00000000

|的作用就是将,两个二进制位的补码,对应位置有1为1,两个同时为0才是0.

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1|2
00000000 00000000 00000000 00000001
00000000 00000000 00000000 00000010
结果
00000000 00000000 00000000 00000011

^的作用就是将,两个二进制位的补码,对应位置相同为0,不同为1.

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1^2
00000000 00000000 00000000 00000001
00000000 00000000 00000000 00000010
结果
00000000 00000000 00000000 00000011

练习:

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#include <stdio.h>
int main()
{
	int num1 = 1;
	int num2 = 2;
	printf("%d\n",num1&num2);
	printf("%d\n",num1|num2);
	printf("%d\n",num1^num2);
	return 0;
}
//打印结果
/*
0
3
3
*/

练习

在不能创建临时变量(第3个变量)的情况下,实现两个数的交换

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//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 5;
	int b = 3;
	a = a^b;
	b = a^b;
	a = a^b;
	printf("a = %d,b = %d",a,b);
	return 0;
}

//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 5;
	int b = 3;
	a = a-b;
	b = a+b;
	a = b-a;
	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的1的个数

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#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0;
	scanf("%d",&a);
	int num = 1;
	int count = 0;
	for(int i = 0;i<32;++i)
	{
		num = 1<<i;
		if(a&num)
		{
			count++;
		}
	}
	printf("%d\n",count);
	return 0;
}

5.赋值操作符

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int weight = 120;
weight = 89;
double salary = 10000.0;
salary = 20000.0;
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//赋值操作符可以连续使用,比如
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
a = b = c = 50;//连续赋值
//推荐使用分开赋值,代码更简单,调试也很方便

复合赋值符

+= -= *= /= %= >>= <<= &= |= ^=

这些运算符都可以写成复合的效果

6.单目操作符

6.1 介绍单目操作符

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!       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)   强制类型转化

* 通过指针变量中存放的地址,找到指向的空间(内容)

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#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	int* pa = &a;
	a = -a;
	printf("%d\n",sizeof(a));
	printf("%d\n",sizeof a);
	printf("%d\n",sizeof(int));
	printf("%d\n",sizeof int);//错误写法,对应类型计算要加()
	return 0;
}

6.2 sizeof和数组

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#include <stdio.h>
void test1(int arr[10])
{
	printf("%d\n",sizeof(arr));
}
void test2(char ch[10])
{
	printf("%d\n",sizeof(ch));
}
int main()
{
	int arr[10] = {0};
	char ch[10] = {0};
	printf("%d\n",sizeof(arr));
	printf("%d\n",sizeof(ch));
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;
}
//打印结果
/*
40
10
4/8
4/8
*/
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//关于前置++ 后置++与前置-- 后置--
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int x = ++a;
	//a先自增1,然后再用a对x赋值
	int y = a++;
	//先用a赋值y,然后a再自增1
	return 0;
}

7.关系操作符

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>
>=
<
<=
!=    不等于
==    等于

注意== 和 = 的区分

8.逻辑操作符

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&&     逻辑与
||     逻辑或

区分逻辑与和按位与 区分逻辑或和按位或 练习

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//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0,a = 0,b = 2,c = 3,d = 4;
	i = a++&&++b&&d++;
	printf(" a = %d\n b = %d\n c = %d\n d = %d\n",a,b,c,d);
	return 0;
}
//打印结果
/*
 a = 1
 b = 2
 c = 3
 d = 4
*/
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0,a = 0,b = 2,c = 3,d = 4;
	i = a++||++b||d++;
	printf(" a = %d\n b = %d\n c = %d\n d = %d\n",a,b,c,d);
	return 0;
}
//打印结果
/*
 a = 1
 b = 3
 c = 3
 d = 4
*/

对于多个&&连接的一个式子,从左到右当出现一个表达式为假时,此时该条式子已经为假,计算机便不要再往右计算。 对于多个||连接的一个式子,从左到右当出现一个表达式为真时,此时该条式子已经为真,计算机便不要再往右计算。

9.条件操作符

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exp1?exp2:exp3
//当exp1为真时执行exp2反之执行exp3
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if(a>5)
	b = 3;
else
	b = -3;
//利用条件操作符简化
b = a>5?3:-3

10.逗号表达式

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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,c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。

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a = get_val();
count_val(a);
while(a>0)
{
	//.....
	a = get_val();
	count_val(a);
}
//利用逗号表达式
while(a = get_val(),count_val(a),a>0)
{
	//.....
}

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

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int arr[10] = {0};
arr[9] = 10;
//[]的两个操作数是arr和9。
//数组也是有类型的,去掉名字就是数组类型,如int arr[10] = {0};类型为:int [10]

2.()函数调用操作符 接受一个或者多个操作符: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

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#include <stdio.h>
void test1()
{
	printf("hahaha\n");
}
void test2(const char* str)
{
	printf("%s\n",str);
}
int main()
{
	test1();
	test2("hello!");
}

3.访问一个结构的成员

.结构体.成员名 -> 结构体指针->成员名

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#include <stdio.h>
struct stu
{
	char name[10];
	int age;
	char sex[5];
};
int main()
{
	struct stu s;
	struct stu* ps;
	ps = &s;
	s.age = 17;
	s.name = Yui;
	s.sex = female;
	ps->age = 18;
	ps->name = Yui;
	s->sex = female;
}

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的。 同样,有些表达式的操作符在求值的过程中可能需要转换类型为其他类型。

12.1隐式类型转换

C的整型算术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:

表示式的整型要在CPU的相应运算器执行,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(虽然机器指令可能有这种字节相加的指令)。所以,表达式中的各种长度可能小于int长度的整型值,都必须先转换为int或者unsigned int ,然后才能送入CPU去执行。

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//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。 加法完成后,结果将被截断,然后再存储于a当中。 然后进行整型提升

整型提升是按照变量的数据类型的符合位来提升的。

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#include <stdio.h>
int main()
{
	//负数的整型提升
	char c1 = -1;
	//变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位
	//11111111
	//因为char为符合的char
	//所以在整型提升的时候,高位补充符合位,即为1
	//提升后的结果:
	//11111111 11111111 11111111 11111111
	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为符合的char
	//所以在整型提升的时候,高位补充符合位,即为1
	//提升后的结果:
	//00000000 00000000 00000000 00000001

	//无符号整型提升,高位补0
}
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#include <stdio.h>
int main()
{
	char c = 1;
	printf("%u\n",sizeof(c));
	printf("%u\n",sizeof(+c));
	printf("%u\n",sizeof(-c));
	return 0;
}

//打印结果
/*
1
4
4
*/

该实例中,c只要参加表达式运算,就会发生整型提升,所以在执行+c/-c的过程中就有整型提升。变为整型4个字节

12.2 算术转换

如果某个操作符的各个操作符属于不同的类型,那么除非其中一个操作数的转换位另一个操作数的类型,否则就无法计算。下面的层次体系称为寻常算术转换

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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的排名较低,那么首先要转换位另一个操作数的类型后执行运算。 注意: 算术转换要合理,不然可能会有精度丢失等一些问题。

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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3个影响因素。

  • 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,取决于它们的优先级。如果两者优先级相同,取决于它们的结合性。

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

()

函数调用

rexp(rexp,…,rexp)

rexp

L-R

[ ]

下标引用

rexp[rexp]

lexp

L-R

.

访问结构成员

lexp.member_name

lexp

L-R

->

访问结构指针成员

rexp->member_name

lexp

L-R

++

后缀自增

lexp ++

rexp

L-R

后缀自减

lexp –

rexp

L-R

!

逻辑反

! rexp

rexp

R-L

~

按位取反

~ rexp

rexp

R-L

+

单目,表示正值

+ rexp

rexp

R-L

-

单目,表示负值

- rexp

rexp

R-L

++

前缀自增

++ lexp

rexp

R-L

前缀自减

– lexp

rexp

R-L

*

间接访问

* rexp

lexp

R-L

&

取地址

& lexp

rexp

R-L

sizeof

取其长度,以字节 表示

sizeof rexp sizeof(类型)

rexp

R-L

(类型)

类型转换

(类型) rexp

rexp

R-L

*

乘法

rexp * rexp

rexp

L-R

/

除法

rexp / rexp

rexp

L-R

%

整数取余

rexp % rexp

rexp

L-R

+

加法

rexp + rexp

rexp

L-R

-

减法

rexp - rexp

rexp

L-R

<<

左移位

rexp << rexp

rexp

L-R

>>

右移位

rexp >> rexp

rexp

L-R

>

大于

rexp > rexp

rexp

L-R

>=

大于等于

rexp >= rexp

rexp

L-R

<

小于

rexp < rexp

rexp

L-R

<=

小于等于

rexp <= rexp

rexp

L-R

操作 符

描述

用法示例

结果类 型

结合 性

是否控制求值 顺序

==

等于

rexp == rexp

rexp

L-R

!=

不等于

rexp != rexp

rexp

L-R

&

位与

rexp & rexp

rexp

L-R

^

位异或

rexp ^ rexp

rexp

L-R

|

位或

rexp | rexp

rexp

L-R

&&

逻辑与

rexp && rexp

rexp

L-R

|

逻辑或

rexp | rexp

rexp

L-R

? :

条件操作符

rexp ? rexp : rexp

rexp

N/A

=

赋值

lexp = rexp

rexp

R-L

+=

以…加

lexp += rexp

rexp

R-L

-=

以…减

lexp -= rexp

rexp

R-L

*=

以…乘

lexp *= rexp

rexp

R-L

/=

以…除

lexp /= rexp

rexp

R-L

%=

以…取模

lexp %= rexp

rexp

R-L

<<=

以…左移

lexp <<= rexp

rexp

R-L

>>=

以…右移

lexp >>= rexp

rexp

R-L

&=

以…与

lexp &= rexp

rexp

R-L

^=

以…异或

lexp ^= rexp

rexp

R-L

|=

以…或

lexp |= rexp

rexp

R-L

逗号

rexp,rexp

rexp

L-R

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a*b+c*d+e*f

在上面的代码当中,由于*比+的优先级高,只能保证,*的计算比+早,但是优先级并不能决定第三个*比第一个+早执行。

代码语言:javascript代码运行次数:0运行复制
//计算机的计算顺序可能是
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

再看一段代码

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c + --c

操作符的优先级只能决定自减–的运算在+的运算前面,但是我们并没有办法得知,+的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,是有歧意的。

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

本段代码出在《C与指针》。该书的作者尝试了市面上所有的主流编译器,得到的答案却都不相同。所以这段代码没有实际的意义。 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,那么这个表达式就是存在问题的。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自作者个人站点/博客。 原始发表:2024-07-09,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除变量二进制计算机指针int

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