操作符详解

Posted 2021-07-18 正义的伙伴啊

操作符的类别

1、算数操作符

+        -        *        /        %

注意事项：

1. "/"除法运算想要得到的是小数，除数与被除数都必须是小数 例如

float a=4/5; //此时a=0.000000

2. "%"两边必须是整数

2、移位操作符

    <<左移操作符  >>右移操作符

1.左移操作符

      左边抛弃、右边补0

2.右移操作符

两种规则:

1. 算数右移： 右边丢弃，左边补原符号位
2. 逻辑右移：右边丢弃，左边补0
   标准说明所有无符号整数执行的都是逻辑右移，但对于有符号值到底是采用逻辑移位还是算数右移取决于编译器
   
   我用的编译器（vs 2019）采用的是算数右移

再此讲一下整数的二进制表示形式：
如果整数是四个字节，也就是32位

例如 a=-1
原码：10000000000000000000000000000001
反码：1111111111111111111111111111111111110
补码：1111111111111111111111111111111111111

3.位操作符

& 按位与
| 按位或
^ 按位异或（相同为0，相异为1）

位操作符的优先级很低，在运算中尽量用括号括起来，例如a&1= =0 是优先运算1==0；
例如：a=3 b=5
c=a&b
d=a|b
e=a^b

• a：00000000000000000000000000000011
• b：00000000000000000000000000000101
• c：00000000000000000000000000000001
• d：00000000000000000000000000000111
• e：00000000000000000000000000000110
  操作符的用法

1.判断奇偶

根据，末尾是0还是1来决定，为0的是偶数，为1的是奇数

if((a&1)==0)//为偶数就进入条件

2.交换两数（不使用中间变量）

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

这里我们使用的是按位异或，按位异或有两个公式：

a^a=0
a^0=a

//所以第二部 b=a^b=a^(b^b)=a^0=a;
//第三步 a=a^b=a^b^a=b;

3.变换符号

正数：取反->+1->负数
负数：取反->+1->负数

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 5;
	a = ~a + 1;
	printf("%d", a);
	return 0;
}

4.求一个数的二进制位有多少个1

这里用三种方法解决：
方法一：

int main()
{
	int count=0;
	int n;
	scanf("%d", &n);
	while (n)
	{
		if (n % 2 == 1)
			count++;
		n = n / 2;
	}
	printf("%d", count);
	return 0;
}

不使用位操作符，n/2相当于n>>1,n%2相当于n&1,但是这个代码有一个缺陷，就是当n为负数的时候，答案就不正确了。改进代码如下：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int count=0;
	unsigned int n;
	scanf("%d", &n);
	while (n)
	{
		if (n % 2 == 1)
			count++;
		n = n / 2;
	}
	printf("%d", count);
	return 0;
}

方法二：
用位操作符进行改进：

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

位操作符还有一种改进方法：使用表达式 n=n&(n-1)这个表达式每使用一次，n最右边的1就会消失，循环表达式下去直至n==0

#include<stdio.h>
int main()
{
	int n;
	scanf("%d", &n);
	int count = 0;
	while (n)
	{
		count++;
		n = n & (n - 1);
	}
	printf("%d", count);
	return 0;
}

4赋值操作符

=是一个最常用的赋值操作符，可以给变量赋值
赋值操作符支持连续赋值：x=y=1;
复合操作符

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

单目操作符

！           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++
*            解引用操作符
(类型)       强制类型转换

注意：sizeof的返回值是一个unsigned int类型的数
sizeof和数组

#include<stdio.h>
void fun1(int arr[])
{
	printf("%d\\n", sizeof(arr));
}
void fun2(char ch[])
{
	printf("%d\\n", sizeof(ch));
}
int main()
{
	int arr[10] = {};
	char ch[10] = {};
	printf("%d\\n", sizeof(arr));  //(1)
	printf("%d\\n", sizeof(ch));   //(2)
	fun1(arr);                   //(3)   
	fun2(ch);                    //(4)
	return 0;
}

(1) (2) (3) (4)的输出分别是多少？

（3）（4）传过去的是地址，而地址的大小在32位操作系统中始终是4个字节
而（1）（2）sizeof（数组的地址）显示的是数组的大小

关系操作符

>
>=
<
<=
!=
==

注意判断条件时"=“和”=="的区别

if(a==3)    //检测a是否为3
if(a=3)     //把3的值赋给a，此代码相当于 if(3)

在判断关系操作符表达式的时候，满足表达式返回1，否则返回0
零是假，任何非零值皆为真

int oa=a!=0;
if(oa==(b!=0));
// a!=0 返回的是0或1，此表达式只有当a,b都是0，或都不是0时才成立

逻辑操作符

&&               逻辑与
||               逻辑或

逻辑与/或 与按位与/或

1&2            ------0
1&&2           ------1
1|2            ------3
1||2           ------1

注：当逻辑与第一个为假时，后面的表达式就不用计算了，逻辑与结果为假
同理当逻辑或第一个为真时，后面的表达式也不用计算，逻辑或结果为真

int i=0,a=0,b=2,c=3,d=4
 i=a++ && ++b && d++;
 a,b,c,d 分别为多少
 1，2，3，4

条件操作符

exp1?exp2:exp3
//例如 c=a>b?a:b 等价于
if(a>b)
{
  c=a;
  }
  else
  {
   c=b;
   }

逗号表达式

exp1,exp2,exp3

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。整个表达式时最后一个表达式的值

下表引用、函数调用和结构体成员

1. [ ]下标引用操作符

操作数：一个数组名+一个引索值

int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
arr[9]=10;
[]的两个操作数是arr+9

2. ()函数操作符

操作数：函数名+传过去的参数

3. 访问一个结构的成员

 -> 指针访问结构体成员
  .  结构体变量访问结构体

#include<stdio.h>
struct student
{
	int age;
}stu;
void fun1(struct student* p)
{
	printf("%d", p->age);     //指针指向结构体变量
}
void fun2(struct student p)
{
	printf("%d", p.age);       //结构体变量访问结构体变量
}
int main()
{
	struct student atu = { 12 };
	fun1(&atu);
	fun2(atu);
	return 0;
}

表达式求值

表达式求制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制=值过程中可能需要转化成其他类型。

隐式转换类型

c的整型的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形，这种转换成为整形提升。

总结一句：整形提升只限于整型！且发生在比4个字节小的整型（32位）参加表达式运算时

发生整型提升的条件：

比int类型内存要小的整型才会发生整型提升

整型提升发生的情况：

1. 发生表达式的运算 例如：加减 赋值运算符
2. 以整型去打印如 %d %u时

为什么要发生整型提升：

char a,b,c;
c=a+b;

a,b的值被提升位普通整型，然后在执行加法运算。 “+”-------------加法运算
加法运算完成之后，结果被截断，最后储存在c中 “=”--------------赋值运算

如何进行整型提升

char a=-1;
// char占八个比特位为11111111 （其实这8位可以理解为是由int a=-1的32位的补码截断得来的）
//高位补符号位后11111111111111111111111111111111

#include<stdio.h>
int main()
{
	char c = 1;
	printf("%u\\n", sizeof(c));    // 1
	printf("%u\\n", sizeof(+c));     //4
	printf("%u\\n", sizeof(-c));     // 4只要发生表达式就会发生整型提升
	return 0;
}

操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素：

• 优先级

• 结核性

• 是否控制求值顺序
  操作符的优先级结核性表：
  
  
  
  优先级顺序总结来说从高到低依次为

• () 括号 () 函数调用 []下表引用 . ->访问结构体成员

• 单目操作符

• 算术操作符

• 移位操作符

• 关系操作符

• 逻辑操作符

• 条件操作符

• 位操作符

• 赋值操作符

• 逗号表达式

我们需要记住的最重要的两点是：
1、任何一个逻辑运算符的优先级低于任何一个关系运算符
2、移位运算符的优先级比算数运算符要低，但比关系运算符要高

《C与指针》对优先级和结合性是这样描述的：两个相邻的操作符哪个先执行取决于他们的优先级，如果两者的优先级相同，那么它们的执行顺序由它们的结合性决定

例如： a*b+c*d+e*f
如果我们只看优先级，执行的顺序可以是
     a*b  ->   c*d -> e*f -> a*b+c*d -> a*b+c*d+e*f
但是这不是唯一的解法，如果我们先看结合性，从左往右依次判断优先性，只要保证乘法在他相邻的加法中先运算就可以了
(a*b) -> (c*d) -> (a*b)+(c*d) ->e*f -> {(a*b)+(c*d)}+(e*f )
再例如：g+h+e*f
按照结合性第一个加号比第二个加号先算，按照优先级乘号比第二个加号先算，但是第一个加号和乘号谁第一个算我们就不得而知了，但唯一确定的是第二个加号是最后一个运算的。于是就产生了许多歧义代码
如：int i=1; a=(++i)+(++i)+(++i) // 类比g+h+e*f
如果是最后一个++先算，那就是4+4+4=12
如果是+号先算，那就是3+3+4=10
如：c+--c
按优先级--的优先级大于+，但是+号左边的数是在++前获取的还是++后获取的

个人理解：优先级是时间上发生的顺序，而结合性是空间上的方向，同一个表达式中有不同的计算路径，但如果前面表达式的值影响后面表达式的值，就会发生歧义