C语言_操作符

学习要求:

各种操作符的使用

1. 操作符的分类:

  • 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

2. 算数操作符

+   -   *   /   %

先说结论:

  1. 除了%操作符之外,其他的几个操作符可以作用于整数和浮点数。
  2. 对于/操作符如果两个操作数都为整数,执行整数除法。而只要有浮点数执行的就是浮点数除
    法。
  3. %操作符的两个操作数必须为整数。返回的是整除之后的余数。

引言: 想必对于加减乘操作符大家都不陌生了,在此我们着重讲解/以及%操作符的使用。

整数之间/的使用:

在这里插入图片描述

浮点数/的使用:

在这里插入图片描述

这里验证了我们上面的结论:两数相除,只要有一个数浮点数,就可以实现浮点数的除法。

整型之间%操作符的使用:

在这里插入图片描述

3. 移位操作符

首先我们要明白左右移位操作是针对二进制进行处理的,也就是说,我们给定变量的十进制数据要先转换位二进制。

补充一些基础且需要知道的知识:
整数的二进制有三种表示形式:原码、补码、反码。
正整数的原码、补码、反码是相同的。
负整数的原码、补码、反码是需要计算的。
不管是正整数还是负整数写出来的二进制就是原码。
1个整型是4个字节,也就是:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000。 -> 32个bit位
从左往右数的第一个0,通常我们把它当作符号位。符号位为1的时候是负数,符号位为0的时候为正数,可以用来区分正负数。当然,如果是unsigned int类型的话,则不需要使用该符号位区分正负数。

在这里插入图片描述

通过上面我们了解了原码、反码以及补码,那么下面我们就接着了解移位操作符。

3.1 右移操作符

在这里插入图片描述

从以上图中我们也能看出:a >> 1并不会对a本身产生任何影响。
当然,在正数上我们也看不出来是算术右移还是逻辑右移,接下来我们看看负数的右移操作情况。

在这里插入图片描述

从这里我们可以抛出一个问题:原码、反码、补码的关系是什么呢?下面我们可以理清楚一下它们之间的关系。

在这里插入图片描述

到此,我们就搞清楚了正负数的右移操作还有原码、反码以及补码的关系,那么下面我们在了解一下正负数的左移操作。

3.2 左移操作符

正数左移操作:

在这里插入图片描述

负数左移操作:

在这里插入图片描述

4. 位操作符

位操作符有:

&   //按位与
|   //按位或
^   //按位异或
注:他们的操作数必须是整数。

按位与_&:

在这里插入图片描述

按位或_|:

在这里插入图片描述

按位异或_^:

在这里插入图片描述

不能创建临时变量(第三个变量),实现两个数的交换。

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	printf("交换前:a = %d b = %d\n", a, b);
	a = a + b;
	b = a - b;
	a = a - b;
	printf("交换后:a = %d b = %d\n", a, b);
	return 0;
}

首先把ab的和放在a里面,那么下面b = a - b,也就是说 (a + b) - b,那么得到的也就是a的值存入b里面,下面a = a - b,这里的b可是之前a的值,那么可以理解为(a + b) - a,那么也就是把b的值重新存入到a里里面了。

这样真的就可以了嘛?其实还是有缺陷的,当a跟b都是一个临近最大值的值,那么a + b就会突破int类型最大值,会被截断数据,这样就会造成跟预期结果产生偏离。

那么,我们思考能不能运用本章所学的知识进行交换呢?下面我们可以看一个简单的案例。

在这里插入图片描述

那么,看起来我们好像有办法通过所学的知识进行交换了。

在这里插入图片描述

首先呢,我们进行了如下赋值:a = a ^ bb = a ^ b,这里的a已经不是简单的a了,而是a ^ b,所以应该是:b = a ^ b ^b,通过上面我们知道了自己异或自己为0,那么a就成功的赋值给了b。注:现在的b已经是a的值了。
最后一个:a = a ^ b,注:我们要知道这里的a可不是简单的a,而是最开始赋值的a ^ b,b的值也发生了改变,变成了a。那么实际上的赋值为:a = a ^ b ^ a。那么就把b赋值给了a,这里就成功的实现了两数交换。

编写代码实现:求一个整数存储在内存中的二进制中1的个数。

在这里插入图片描述

课后练习:
在这里插入图片描述

5. 赋值操作符

其实赋值操作符在我们之前的文章中都有或多或少的展示过,并且理解起来非常简单。
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。

复合赋值符

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

这些运算符都可以写成复合的效果。 比如:

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。

6. 单目操作符

6.1 单目操作符介绍

!              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)           强制类型转换

那我们接下来一个一个进行简单讲解。

! -> 逻辑反操作,我们通常会把他运用在判断里面。

在这里插入图片描述

加减两个操作符想必以及非常熟悉了,这里就不在过多叙述。

& -> 取地址,顾名思义就是拿到一块空间的地址,一般我们就会把这个地址存入到指针变量里面去。

在这里插入图片描述

* -> 解引用操作符,那么讲解到取地址操作符也就少不了解引用操作符了,通常解引用操作符有两个用处,第一就是通过解引用去访问地址指向的那块空间然后拿到值,第二就是拿到值以后我们可以进行一个修改的操作。

在这里插入图片描述

sizeof -> 求去操作数类型的长度

在这里插入图片描述

++ 以及 - -我就放在一块说了,本质上他俩的逻辑都差不都。

在这里插入图片描述

注:从图中我们可以直观的看到,++a可以在当前代码段就可以为自身加上1,a++则需要在下一个代码段才能做到为自身加1,这也是它们俩最直观的区别。

~ -> 对二进制进行取反

在这里插入图片描述

在这里我们通过所学的按位取反做一个练习。

当我们使用while做一个多组输入的时候,如何通过按位取反的方式停下来呢?

在这里插入图片描述

我们要知道返回失败返回的是EOF,也就是-1,那么-1的补码是什么呢?没错,也就是:1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111。那么我进行按位取反就变成了全0,也就是0,在判断里面0为假,那么判断失败循环结束。

(类型) -> 强转类型

在这里插入图片描述

6.2 sizeof 和 数组

在这里插入图片描述

这里产生差异的主要原因是,在main函数中sizeof(arr),这里的arr是当作整个数组进行计算大小的,而当传递到函数中的时候,这个时候的arr其实只是一个指针变量,指向的数组首元素的地址,那么既然是地址,计算的大小自然是根据32/64,也就是4/8个字节大小。

7. 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。

8. 逻辑操作符

逻辑操作符有哪些:

&&         逻辑与 
||         逻辑或 

区分逻辑与按位与 区分逻辑或按位或

1&2----->0
1&&2---->1

1|2----->3
1||2---->1

练习题:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0,a=0,b=2,c =3,d=4;
	i = a++ && ++b && d++;
	//i = a++||++b||d++;
	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?

这道题的主要考点是截断,我们都知道逻辑与需要两个条件都为真才行,a++是要在下个代码段才能为自己赋值+1,但是本行还是为0,所以在当前段落中,a还是为0,0在判断中为假,那么下面直接截断,不需要走下去了。注:走到a++的时候已经准备为自己赋值了 进入下面代码段即生效。

输出结果:

在这里插入图片描述

9. 条件操作符

语法形式:exp1 ?exp2 :exp3;

在这里插入图片描述

10. 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。

练习1:

在这里插入图片描述
练习2:

在这里插入图片描述

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

int arr[10];//创建数组
arr[9] = 10;//实用下标引用操作符。
[ ]的两个操作数是arr和9

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;
 }

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。

//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。

加法运算完成之后,结果将被截断,然后再存储于a中。

如何进行整体提升呢?

整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

//负数的整形提升
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

 //正数的整形提升
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

下面,我会较为详细的讲述字符整型提升的整个过程,希望对你有所帮助。

案例一:
在这里插入图片描述

我们提升数字的复杂程度,再来计算一遍,夯实基础。

案例二:
在这里插入图片描述

到这里本章的内容就结束了,觉得对你有帮助的话,不妨留下一个赞吧~

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