C语言初阶笔记深入探索C语言操作符的奥秘(下)!!
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了C语言初阶笔记深入探索C语言操作符的奥秘(下)!!相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
目录
4.answer = fun() - fun() * fun()
操作符和表达式
本篇内容接上一篇,主要讲解表达式的求值,以及一些题目的求解。最重要的是博主会讲到一些问题表达式,让大家在以后的代码学习中少走弯路,写出更好的代码。
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类型转换。
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。
也就是说字符型或者短整型数值参与运算时,要转换为整型才能参与运算。
代码举例:
char a,b,c;
...
a = b + c;
b和c的值为char型,不够int型,所以要提升为普通整型,然后再执行加法运算。 加法运算完成之后,由于结果是int型,但最终要存储到字符型a中,所以结果将被截断,然后再存储于a中
那么b和c是如何整型提升的呢?
如何进行整体提升
整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的。
负数的整型提升
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
正数的整型提升
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
整型提升的例子
案例1:
int main()
char a = 0xb6;
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1中的a,b参与运算要进行整形提升,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
案例2:
int main()
char c = 1;
printf("%u\\n", sizeof(c));
printf("%u\\n", sizeof(+c));
printf("%u\\n", sizeof(!c));
return 0;
实例2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。
案例3:
#include<stdio.h>
int main()
char a = 3;
char b = 127;
char c = a + b;
printf("%d\\n", c);
这里的a和b是char型,没有达到int型大小。所以需要先整型提升再参与运算。然后截取前8位存储到c中。但是要打印的是整型,所以c也要整型提升。提升后是补码,还要转换成原码打印出来。
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
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。也就是说,精度低的要向精度高的转换。
算术转换适用于int类型及以上,但是隐式类型转换适用于int类型以下。
但是算术转换要合理,要不然会有一些潜在的问题:
float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换,会有精度丢失
操作符的属性
复杂表达式的求值有三个影响的因素:
1. 操作符的优先级
2. 操作符的结合性
3. 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。
运算符优先级和结合性一览表
上表中可以总结出如下规律:
- 结合方向只有三个是从右往左,其余都是从左往右。
- 所有双目运算符中只有赋值运算符的结合方向是从右往左。
- 另外两个从右往左结合的运算符也很好记,因为它们很特殊:一个是单目运算符,一个是三目运算符。
- C语言中有且只有一个三目运算符。
- 逗号运算符的优先级最低,要记住。
- 此外要记住,对于优先级:算术运算符 > 关系运算符 > 逻辑运算符 > 赋值运算符。逻辑运算符中“逻辑非 !”除外。
一些容易出错的优先级问题
上表中,优先级同为1 的几种运算符如果同时出现,那怎么确定表达式的优先级呢?这是很多初学者迷糊的地方。下表就整理了这些容易出错的情况:
一些问题表达式
1.a*b + c*d + e*f
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。
所以表达式的计算机顺序就可能是:
1.a*b
2.c*d
3.a*b + c*d
4.e*f
5.a*b + c*d + e*f
或者:
1.a*b
2.c*d
3.e*f
4.a*b + c*d
5.a*b + c*d + e*f
2.c + --c
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。
3.int ret=(++i)+(++i)+(++i)
原代码是这样的:
#include <stdio.h>
int main()
int i = 1;
int ret = (++i) + (++i) + (++i);
printf("%d\\n", ret);
printf("%d\\n", i);
return 0;
这道题出自《c和指针》这本书,作者分别在vs环境下和linux环境下测试,在vs环境下,是先算三个++i,再算两个+号,结果为12和4。
在vs环境下,是从左到右算,结果为10和4。
也就是说:在执行的时候,第三个++是否执行,这个是不确定的,因为依靠操作符的优先级和结合性是无法决定第一个 + 和第三个前置 ++ 的先后顺序。
4.answer = fun() - fun() * fun()
原代码是这样的:
int fun()
static int count = 1;
return ++count;
int main()
int answer;
answer = fun() - fun() * fun();
printf( "%d\\n", answer);
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
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。
代码示例
1.求两个数二进制中不同位的个数
编程实现:两个int(32位)整数m和n的二进制表达中,有多少个位(bit)不同?
输入例子:
1999 2299
输出例子:7
请看代码:
#include<stdio.h>
int Get_diff_bit(int m, int n)
int count = 0;
int temp = m ^ n; //利用按位异或原理,相同为0,不同为1;所以只需计算异或之后的二进制数中1的个数就行;
while (temp)
temp = temp & (temp - 1); //每次按位与之后都能消除一个1
count++; //按位与几次加几次
return count;
int main()
int m = 0;
int n = 0;
printf("请输入两个数m和n:");
scanf_s("%d%d", &m, &n);
int count = Get_diff_bit(m, n);
printf("count=%d", count);
return 0;
2.打印整数二进制的奇数位和偶数位
获取一个整数二进制序列中所有的偶数位和奇数位,分别打印出二进制序列
请看代码:
#include<stdio.h>
void Print(int m)
int i = 0;
printf("奇数位:"); //第一位,第三位。。。
for (i = 30; i >=0; i -= 2) //比如10为00000000000000000000000000001010,i>=0意思是打印第一个奇数位不用向右移
printf("%d", ((m >> i) & 1));//二进制各位上的数与1按位与,结果为0则说明m的第i位上有0,结果为1则第i位上有1.
printf("\\n");
printf("偶数位:");
for (i = 31; i >=1; i -= 2) //比如10为00000000000000000000000000001010,i>=0意思是打印第一个偶数位要向右移一位-
printf("%d", ((m >> i) & 1));
printf("\\n");
int main()
int m = 0;
printf("输入一个数m:");
scanf_s("%d", &m);
Print(m);
return 0;
3.统计二进制中1的个数
写一个函数返回参数二进制中 1 的个数。
比如: 15 0000 1111 有 4 个 1
请看代码:
#include<stdio.h>
//int Count_bit_one(unsigned int n) //第一种方法(模2除2的方法)
//
// int count = 0;
// while (n)
//
// if (n % 2 == 1) //比如13,二进制为1101;13%2=1;13/2=6,6%2=0,6/2=3,3%2=1,3/2=1,1%2=1
//
//
// count++; //利用count++的次数计算1出现的个数
//
// n = n / 2; //去掉计算过的1,重新赋值n;
//
// return count;
//
//int Count_bit_one(int n) //第二种方法,n向右位移,之后按位与1得到结果为1就++;
//
// int i = 0;
// int count = 0;
// for (i = 0; i < 32; i++)
//
// if (((n >> i) & 1) == 1)//与1按位与,有0则0,如果低位是1,那么这个数就有一个1
//
// count++;
//
//
// return count;
//
int Count_bit_one(int n) //第三种算法,利用n与n-1按位与的次数来计算count的次数;
int count = 0;
while (n)
n=n&( n - 1);//满2进1,n-1之后,n和n-1其中一个低位为0,一个低位为1.按位与1次就能消除一个1
count++;
return count;
int main()
int n = 0;
printf("请输入一个数n:");
scanf_s("%d",&n);
int count=Count_bit_one(n);
printf("%d", count);
return 0;
总结
关于c语言操作符的内容就完结啦。在c语言中有各种表达式,这需要我们对操作符的运算法则,优先级以及结合性有深刻的理解,而且这样也可以避免有问题的表达式。通过本章的学习希望大家有所收获,如果有不对的地方,还请大家指出。谢谢大家的阅读,拜托给个一键三连吧!!
以上是关于C语言初阶笔记深入探索C语言操作符的奥秘(下)!!的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章