操作符详解

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前言

1. 各种操作符的介绍。
2. 表达式求值

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操作符分类

算术操作符
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
逗号表达式
下标引用、函数调用和结构成员

一、算术操作符

算术操作符有哪些呢？
+、-、*、/、%
优先级和结合性如何？

都是双目操作符；
注意：
1、%两边的操作数只能为整数，不能为浮点数；
2、=、-、 * 、/ 两边两个操作数都为整数都为整数，才执行整数的运算法则，只要其中有一个浮点数，则执行浮点数运算；

二、移位操作符

移位操作符分为两类：
<<:左移操作符；
>>:右移操作符；
首先我们来了解一下左移操作符；
使用方法：
左移多少位，右边就补多少位0；
操作代码：

int main()
{
    
	int a = -4;
	printf("%d\n",a<<4);

	return 0;
}

那我们就得知道，所有的整数在内存中都是以补码进行存储的，我们的左右移操作符都是对补码进行直接操作的；
于是我们的了解-4的补码：

既然有了补码，那我们直接对其进行操作：

我们向左移动了4个位，那右边有缺失啊，补啥？无脑补0；

我们现在不就得到一串新的补码，我们在对其进行原码转换：
补码的补码就是原码：
补码：1111111111111111111111111000000
反码：1000000000000000000000111111
补码：1000000000000000000001000000
既：-64；
我们来看看结果对不对呢？

的确是这样：
我们接下来再来看看右移操作符：
使用方法：
对于有符号整型：右移对少位，左边就补多少个原符号位；（算术右移）
对于无符号整型：右移对少位，左边就补多少个0；（逻辑右移）
我们来看段代码：

int main()
{
    
	int a = -4;
	unsigned int c = -4;
	int b = a >> 4;
	int d = c >> 4;
	printf("b=%d\n", b);
	printf("d=%d\n",d);
	return 0;
}

这是-4的补码：

在a，c中都是一样的序列：
a>>4;

左边补原符号位：
补码：11111111111111111111111111111111
反码：1000000000000000000000000000
补码：1000000000000000000000000001
既-1，故b=-1；
再来看c

补码：00001111111111111111111111111111
既：268435455，故d=268435455；
我们来看看是不是

显然是的；
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

三、 位操作符

主要有：
& ：按位与
| ：按位或
^ ：按位异或
~：按位取反
注：他们的操作数必须是整数。
&运算规则：在相同比特位下：1&0=0；0&0=0；1&1=1；
比如
3：011
4：100
则3&4=000=0；

的确是这样；
|运算规则：在相同比特位下：1|0=1；0|0=0；1|1=1；
3：011
4：100
则3|4=111=7

的确如此：
再来看看^异或运算规则：相同比特位下，相同为0，相异为1；
3：011
4：100
则3^4=111=7；

当然根据这个操作符的规则，我们可以得出这一个公式：
a^a=0;
a^0=a;
根据这个公式我们可以出一道题：
不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换：
法一：

int main()
{
    
	int a = 2;
	int b = 3;
	printf("\nbefore:a=%d b=%d", a, b);
	a = a + b;
	b = a - b;
	a = a - b;
	printf("\nafter:a=%d b=%d",a,b);
	return 0;
}

这方法有个弊端就是容易造成超出范围，即a，b很大，但是没有超出int范围，但是a+b就超出了，后面一系列操作就会出错；
为了解决这个问题我们可以用^来帮助我们：
法2：

int main()
{
    
	int a = 2;
	int b = 3;
	printf("\nbefore:a=%d b=%d", a, b);
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	printf("\nafter:a=%d b=%d",a,b);
	return 0;
}

这样不会产生进位，也就不会出现超出范围的说法；

~按位取反运算规则：按比特位逐个取反：1->0;0->1;
为了方便演识，我们写个打印二进制的函数来看看：

void print_bin(int n)//大家可以下来自行研究一下
{
    
	int i = 0;
	int num = sizeof(int) * 8;
	i = num - 1;
	while ((i--)>=0)
	{
    		if (n & (1 << i))
			printf("1");
		else
			printf("0");
}
	putchar('\n');
}

int main()
{
    
	int a = -1;
	printf("按位取反之前:");
	print_bin(a);
	printf("按位取反之后:");
	print_bin(~a);
	return 0;
}

四、 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 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 = 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。

当然还有升级版赋值操作符：
复合赋值符
+=
-=
*=
/=
%=
>>=
<<=
&=
|=
^=
这些运算符都可以写成复合形式；

int x = 10; 
x = x+10;
 x += 10;//复合赋值
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁

五、 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）
– 前置、后置–
++ 前置、后置++

•         *     间接访问操作符(解引用操作符) 
  

• (类型) 强制类型转换

逻辑取反：

相同的代码我们可以这么改：

就是在逻辑上是真，！一下就是逻辑上是假了；同理逻辑上是假，！一下逻辑上就是真了；

• – 、 +这两就不用多做解释了吧；
  &：取地址，取出的是所有地址中最低的一个地址（对所有类型都是这样）
  
  sizeof经常被认为是函数的关键字；求一个类型在内存中占的空间大小；
  虽然用法上与函数并无差异，但是它确实不是一个函数，下面前我们通过例子来证明：
  
  我们可以发现sizeof 变量名是可以编译运行的，也是可以不用带括号的，也就是括号可以被省略，但是函数的括号确实不能被省略，从这一点我们证明了sizeof不是函数，是一个关键字，但是在对sizeof（类型）必须加括号，不带编译器会报错；
  – 前置、后置–
  ++ 前置、后置++
  这个的却别就是，后置- - 、++先使用后自增，如果有接收方的话，则会被先接受，在自增：
  
  前置- -、++先自增在使用，有接受方，接收方接收的是自增过后的值，如没有，直接自增后置也是如此；
  

*解引用操作符：

---

通过指针的方式间接访问变量；
（强制类型转换）：
只是改变编译器看待数据的角度，并不会该变其内存中的二进制序列；
int a=（int）3.13；
其实最终a=3；，但是3.13在内存中二进制布局并没有改变；

六. 关系操作符

=
<
<=
!= 用于测试“不相等”
== 用于测试“相等”
这些关系运算符比较简单，没什么可讲的，但是我们要注意一些运算符使用时候的陷阱。
警告：
在编程的过程中== 和=不小心写错，导致的错误

七、逻辑操作符

逻辑操作符有哪些：&&逻辑与 ||逻辑或
区分逻辑与和按位与
区分逻辑或和按位或
1&2----->0
1&&2---->1
1|2----->3
1||2---->1
对于&&来说，如果左边为假，编译器就不会再去执行右边了，在编译器看来这没必要；
对于||来说，如果左边为真，编译器就不会再去执行右边了，在编译器看来这没必要；

//360笔试题
#include <stdio.h>
int main()
{
    
    int i = 0,a=0,b=2,c =3,d=4;
    i = a++ && ++b && d++;
    //i = a++||++b||d++;//这个读者下来可以自己测试一遍；
    printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
    return 0; }
//程序输出的结果是什么？

归最终结果就是上式；

八、 条件操作符

1.
if (a > 5)
        b = 3;
else
        b = -3;
转换成条件表达式，是什么样？
(a>5)?3:-3;

九、 逗号表达式

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

//代码1
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);/

c=13；

十、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
   
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。

#include <stdio.h>
 void test1()
 {
    
 printf("hehe\n");
 }
 void test2(const char *str)
 {
    
 printf("%s\n", str);
 }
 int main()
 {
    
 test1();            //实用（）作为函数调用操作符。
 test2("hello bit.");//实用（）作为函数调用操作符。
 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

#include <stdio.h>
struct Stu
{
    
 char name[10];
 int age;
 char sex[5];
 double score;
 }；
void set_age1(struct Stu stu) {
    
 stu.age = 18; }
void set_age2(struct Stu* pStu) {
    
 pStu->age = 18;//结构成员访问
}
int main()
{
    
 struct Stu stu;
 struct Stu* pStu = &stu;//结构成员访问
 
 stu.age = 20;//结构成员访问
 set_age1(stu);
 
 pStu->age = 20;//结构成员访问
 set_age2(pStu);
 return 0; }

十一、 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。

整型提升？

C的整型算术运算总是至少以默认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(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，C的整型算术运算总是至少以默认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，这个转换称为整型提升。整型提升的意义：去执行运算。
总的来说，只要是小于int型的整型数据在进行整数运算时，都会先提升称为int类型在进行运算；（比如char，unsigned char，short,unsigned short在进行整数运算时都会发生整型提升）

如何进行整型提升？

对于有符号整数来说：
往最高位补原符号位；
比如char a=-1；
在char中：11111111
发生整型提升就是，补符号位，符号位为1，则补1；
11111111111111111111111111111111；
对于无符号来说，直接补0
比如unsigned char a=-1;
11111111：
发生整型提升：
00000000000000000000000011111111；
整型提升的例子；

int main()
{
    
 char a = 0xb6;//10110110
 short b = 0xb600;//1011011000000000
 int c = 0xb6000000;
 if(a==0xb6)//会发生整型提升：
 //补码：11111111111111111111111110110110
 //反码：10000000000000000000000001001001
 //补码：10000000000000000000000001001010//-4A
 printf("a");
 if(b==0xb600)//会发生整型提升
 //补码:1111111111111111101101100000000
 //反码:1000000000000000010010011111111
 //补码:1000000000000000010010100000000//-2500
 printf("b");
 if(c==0xb6000000)//不会发生整型提升
 printf("c");
 return 0; }//最终结果只会打印c

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

十二、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。
警告：
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