【C语言】——详解操作符（上）

【C语言】——详解操作符

• • 一、 操作符的分类
  • 二、 算数操作符
  • • 2.1、 $+$ 、$-$ 和 $\ast$
    • 2.2、 $/$ 操作符
    • 2.3、 % 操作符
  • 三、 位移操作符
  • • 3.1、 原码、 反码、 补码
    • • （1）原码
      • （2）反码
      • （3）补码
    • 3.2、 左移操作符 <<
    • 3.3、 右移操作符 >>
  • 四、 位操作符
  • 五、 赋值操作符
  • • 5.1、 $=$ 操作符
    • 5.2、 复合赋值操作符
  • 六、 单目操作符
  • • 6.1、 ++ 与 — —
    • • （1）前置++
      • （2）后置++
      • （3） — —
    • 6.2、 + 和 —
    • 6.3、 强制类型转换
    • 6.4、sizeof
    • 6.5、！

一、 操作符的分类

• 算数操作符：+ 、 - 、* 、/ 、%
• 位移操作符：<>
• 位操作符： & 、 | 、^ 、 ~
• 赋值操作符：= 、 += 、 -= 、 *= 、 /= 、 %= 、 <>= 、 &= 、 |= 、 ^=
• 单目操作符： ！ 、 ++ 、 -- 、 & 、 * 、 + 、 - 、 ~ 、 sizeof 、（类型）
• 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： ( )
• 结构成员访问： . 、->
   
   

二、 算数操作符

$+$、 $-$ 、$\ast$ 、/ 、%

  我们在写代码时，一定会涉及运算。

  C语言中，为了方便运算，提供了算术操作符，他们都是双目操作符。

2.1、 $+$ 、$-$ 和 $\ast$

   $+$ 、 $-$ 以及 $\ast$ 是用来完成加法、减法和乘法的.
  他们都有两个操作数，位于操作符两端的就是他们的操作数。因此，这种操作符也叫做双目操作符。
 
代码示例：

#includeint main(){int a = 3, b = 5;int add = a + b;int sub = a - b;int mul = a * b;printf("%d + %d =%d\n", a, b, add);printf("%d - %d = %d\n", a, b, sub);printf("%d * %d = %d\n", a, b, mul);return 0;}

运行结果：

2.2、 $/$ 操作符

   说到C语言中的除法运算，我想先给大家看个例子：

#includeint main(){int a = 5;int b = 2;float c = a / b;printf("%d / %d = %f\n", a, b, c);return 0;}

  代码的运行结果是什么？会得到 $2.5$ 吗？让我们一起来看看运行结果：

 为什么会这样呢？明明存放结果的变量类型已经是浮点型 $(float)$ 了呀，为什么小数部分还是 $0$ 呢？
 原因在于C语言中的整数除法是整除，只会返回整数部分，丢弃小数部分.
 
 如果希望得到浮点数的结果，两个运算符必须至少有一个浮点数，这时 C 语言就会进行浮点数除法.
 
参考代码：

#includeint main(){int a = 5;float b = 2;int c = a / b;printf("%d / %f = %d\n", a, b, c);return 0;}

运行结果：

 哈哈哈，没想到吧！只有除数或被除数是浮点型 $(float)$ 也是不行的哦，结果也是要浮点型 $(float)$
 
参考代码：

#includeint main(){int a = 5;float b = 2;float c = a / b;printf("%d / %f = %f\n", a, b, c);return 0;}

运行结果：

 

2.3、 % 操作符

  操作符 % 表示求模运算，即返回两个整数相除的余值。这个操作符只能用于整数，不能用于浮点数。
 
 同时，负数求模的规则是：结果的正负号由第一个运算数的正负号决定
 
参考代码：

#includeint main(){printf("%d\n", 11 % 5);printf("%d\n", 11 % -5);printf("%d\n", -11 % 5);printf("%d\n", -11 % -5);return 0;}

运行结果：

 
 

三、 位移操作符

左移操作符 ：$<<$
右移操作符 ：$>>$

注：位移操作符的操作数只能是整数。

3.1、 原码、 反码、 补码

  位移操作符实质上是对数据的二进制位进行操作，因此了解整数的二进制表示方法至关重要。
 

  整数的二进制表示方法三种：

• 原码
• 反码
• 补码

  对于$（signed）int$ （有符号整型），它的三种表示方法均分为符号位和数值位两个部分。二进制序列中，最高位被当做符号位，剩余的都是数值位。
 
 符号位都是用 $0$ 表示正，用 $1$ 表示负。

• 正整数的原、 反、 补码都相同
• 负整数的三种表示方法各不相同

（1）原码

  直接将数值按照正负数的形式翻译成二进制得到的就是原码。

示例一：

#includeint main(){int a = -10;return 0;}

• -10是存放在 $a$ 中，$a$ 是整型变量，有4个字节，即32个bit位
• 10的二进制为：1010
  
• -10为负数，负数用最高位 1 来表示
  
• 因为一共4个字节，中间位用 0 补为位

（2）反码

  将原码的符号位不变，其他位依次按位去反，即反码

（3）补码

  反码 +1 就得到补码

  
示例二：

#includeint main(){int a = 10;return 0;}

而对于正数来说，它的三种表示方法相同：

补码得到原码：

• $-1$ ，取反
• 取反，$+1$

对于整型来说：数据存放内存中都是用补码进行运算和存储
 
 原因在于，使用补码，可以将符号位和数值位统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）此外，补码和原码相互转换，其运算过程是相同的（取反，$+1$）,不需要额外的硬件电路。
 

3.2、 左移操作符 <<

  
 移位规则：左边抛弃、右边补 0
 

注：调试时，在需要观测的整型变量后面加上 “ $,b$ ”，即为其二进制表示。
 
运行结果：

图示：

3.3、 右移操作符 >>

  移位规则：首先右移运算分为两种：

• 逻辑右移：左边用 $0$ 填充，右边丢弃
• 算术右移：左边用原该值的符号位填充，右边丢弃

注：大部分编译器都是算术右移。

运行结果：

图示：

 
注：对于移位操作符，不要移动负数位，这个标准是未定义的！

int a = 10;a >> -1//error

四、 位操作符

位操作符有：

&  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，且操作的都是二进制位

（1）& 按位与
 
 逻辑：有 0 为 0，全 1 为 1

运行结果：

图示：

（2）| 按位或
 
 逻辑：有 1 为 1，全 0 为 0
 

运行结果：

图示：

（3）^ 按位异或
 
 逻辑：相同为 0，相异为 1
 

运行结果：

图示：

（3）~ 按位取反
 

运算结果：
 

五、 赋值操作符

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

5.1、 $=$ 操作符

  
 在创建变量的时候给一个值初始值叫初始化，在变量创建好后，再给一个值，这叫赋值。

int a = 0;//初始化a = 200;//赋值，这里使用的就是赋值操作符

  赋值操作符 $=$ 是一个随时可以给变量赋值的操作符。
 
 赋值操作符也可以连续赋值，如：

int a = 3;int b = 5;int c = 0;c = b = a + 5;//连续赋值，从右向左依次赋值

  注：C语言虽然支持这种连续赋值，但是写出的代码不易理解，建议还是拆开来写，这样方便观测代码的执行细节。
 

5.2、 复合赋值操作符

  
 在写代码时，我们可能经常对一个数自增、自减的操作：

int a = 10;a = a + 3;a = a - 2;

  这样代码C语言提供了更加方便的方法：

int a = 10;a += 3;a -= 2;

  C语言中提供了复合赋值符，方便我们编写代码，这些附值符有：

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

六、 单目操作符

！ 、 ++ 、 -- 、 & 、 * 、 + 、 - 、 ~ 、 sizeof 、（类型）

  在C语言中，有些操作符只有一个操作数，他们被称为单目操作符。

6.1、 ++ 与 – –

  ++是一种自增操作符，分为前置++和后置++，– –是一种自减操作符，也分为前置– –和后置 – –

（1）前置++

#includeint main(){int a = 10;int b = ++a;printf("%d %d\n", a, b);return 0;}

运行结果：

  这段代码中，$a$ 原来是 10 ，先 +1 ，$a$ 变为11，再使用就是赋值给 $b$ ，$b$ 得到的也是11，所以 $a$ 和 $b$ 都是 11。

  计算口诀：先 +1，后使用

相当于以下代码：

#includeint main(){int a = 10;a = a + 1;int b = a;printf("%d %d\n", a, b);return 0;}

（2）后置++

#includeint main(){int a = 10;int b = a++;printf("%d %d\n", a, b);return 0;}

运行结果：

  上述代码中， $a$ 原来是10，先使用，就是先赋值给 $b$ ， $b$ 得到了10，然后 $a$ 自增成了11，所以运行结果 $a$ 是11，$b$ 是10.

  计算口诀：先使用，后 +1

相当于如下代码：

#includeint main(){int a = 10;int b = a;a = a + 1; printf("%d %d\n", a, b);return 0;}

（3） – –

  – – 操作符和 ++ 原理一样，只是自增变成自减而已，这里就不再过多赘述了，下面给段代码大家一起来检验一下吧

#includeint main(){int a = 10;int b = a--;int c = --a;printf("%d %d %d\n", a, b, c);return 0;}

运行结果：

 怎么样，你做对了吗？
 

6.2、 + 和 –

  这里的 + 是正号， – 是负号，他们都是单目操作符。
 
 操作符 + 对正负值没有影响，是一个完全可以省略的操作符，但是写了也不会报错

#includeint main(){int a = 10;int b = +10;printf("%d %d\n", a, b);return 0;}

 
 操作符 – 用来改变一个正值的正负号，在负数的前面加上 – 就会得到正数，在正数前面加上 – 就会得到负数。

#includeint main(){int a = 10;int b = -a;int c = -10;printf("b = %d c = %d\n", b, c);int aa = -10;int bb = -aa;printf("bb = %d\n", bb);return 0;}

6.3、 强制类型转换

  在操作符中还有一种特殊的操作符是强制类型转换，语法形式很简单，如下：

(类型)

  
请看代码：

#includeint main(){int a = 3.14;printf("%d/n", a);return 0;}

 为了消除这个警告，我们可以使用强制类型转换：

#includeint main(){int a = (int)3.14;printf("%d\n", a);return 0;}

  但，俗话说：强扭的瓜不甜，我们使用强制类型转换都是万不得已的时候使用，如果不需要强制类型转换就能实现代码，这样自然最好。
 

6.4、sizeof

  看到这，是不是很惊讶呢，没错！$sizeof$ 并不是函数，而是一个操作符
 $sizeof$ 是一个关键字，也是一个操作符，是专门用来计算类型长度的，单位是字节
 
 $sizeof$ 是单目操作符，操作数可以是类型，也可以是变量或者表达式。

sizeof（类型）sizeof 表达式

• $sizeof$ 的操作数如果不是类型，是表达式的时候，可以省略后边的括号的。
• $sizeof$ 后边的表达式是不真实参与运算的，根据表达式的类型雷得出大小。
• $sizeof$ 的计算结果是 $size$_$t$ 类型的。

  $sizeof$ 操作符的返回值，C语言只规定是无符号整数，并没有规定具体类型，而是留给系统自己决定。$sizeof$ 到底返回什么类型，在不同的系统中，返回值的类型有可能是 $unsigned$ $int$ ，也有可能是 $unsigned$ $long$，甚至是 $unsigned$ $long$ $long$。他们对应的 $printf（）$ 占位符分别是 %$u$、%$lu$和 %$llu$。这样不利于程序的可移植性。
 C语言提供了一个解决方法，创造了一个类型别名 $size$_$t$，用来统一表示 $sizeof$ 的返回值类型。对应当前系统的 $sizeof$ 的返回值类型，可能是$unsigned$ $int$ ，也可能是$unsigned$ $long$ $long$。

比如：

#includeint main(){int a = 10;printf("%zd\n", sizeof(a));printf("%zd\n", sizeof a);//a是变量的名字，可以省略sizeof后面的（）printf("%zd\n", sizeof(int));printf("%zd\n", sizeof(3 + 3.5));return 0;}

 $sizeof$中表达式不计算 !

#includeint main(){short s = 2;int b = 10;printf("%d\n", sizeof(s = b + 1));printf("s = %d\n", s);return 0;}

  $sizeof$ 在进行编译的时候，就根据表达式的类型确定了，而表达式的执行却要在程序运行期间才能执行，在编译期间已经将 $sizeof$ 处理掉了，所以在运行期间就不会再执行表达式了。
 

6.5、！

  在C语言中：0 为假，非 0 为真（负数也为真）
 ！ 操作符作用是：逻辑取反
 
图示：

  
 比如，我们有一个变量 $flag$，如果 $flag$ 为假，要做一个什么事情，就可以这样写代码：

#includeint main(){int flag = 0;if (!flag){printf("do something\n");}return 0;}

  如果 $flag$ 为真，$！flag$ 就是假，如果 $flag$ 为假， $！flag$ 就是真
 所以上面的代码意思是 $flag$ 为假，执行 $if$ 语句中的代码.
 
 
 剩下的两个单目操作符 & 和 $\ast$，将在之后指针内容一起介绍，敬请期待！