【C】浅析 运算符

目录

1. 引言

2. 查看反汇编

2.1 VS2008 下查看反汇编

2.2 VC++6.0 下查看反汇编

3. 算术运算符

4. 移位操作符

4.1 左移操作符

4.2 右移操作符

5. 位运算符

5.1 位与运算（&）的典型应用

5.1.1 清零

5.1.2 获取某数字的指定位

5.1.3 判断一个数是不是 2 的幂次或者判断一个数的二进制位中有多少个 1

5.2 位或运算（|）的典型应用

5.2.1 设定一个数据的指定位

5.3 位异或运算（^）的典型应用

5.3.1 定位翻转

5.3.2 数值交换

5.3.3 求平均值

6. 赋值运算符

7. 复合运算符

8. 单目运算符

9. 关系运算符

10. 逻辑操作符

11. 条件操作符

12. 逗号表达式

13. 下标引用、函数调用和结构成员

14. 来自《C和指针》的操作符优先级列表

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1. 引言

先来看看下面这段代码输出什么？

#include <stdio.h>

int main(void) {
	int a = 1;
	int ret = 0;
	ret = (++a) + (++a) + (++a);

	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

在 VS2008 中运行上述代码，输出结果为 12。

在 VC++6.0 中运行上述代码，输出结果为 10。

同样的代码输出了不一样的结果，这是为什么呢？

通过查阅资料得知，复杂表达式的求值是由三个因素决定的：操作符的优先级、操作符的结合性 以及 操作符是否控制求值顺序。

2. 查看反汇编

接下来我们思考下 上述代码是如何执行的呢？

2.1 VS2008 下查看反汇编

首先在 VS2008 中按下 F10 逐过程调试，然后鼠标右击转到反汇编。

我们可以看到，a 中存放 1，ret 中存放 0，首先把 a 分配给 eax，然后 eax 自加 1 得到的值存在 eax 中，此时 eax 的值是 2，然后 eax 把 2 赋给 a，接着 a 把 2 赋给ecx，然后 ecx 自加 1 得到的值存放在 ecx 中，此时 ecx 的值为 3，然后 ecx 把 3 赋给 a，再次是 a 把 3 赋给 edx，edx 自加 1 后得到的值存在 edx 中，此时 edx 的值为 4，edx 把 4 赋给 a，然后 a 再把 4 赋给 eax，此时 eax 加 a 得到的值为 8 存放在 eax 中，紧接着 eax 再加上 a 得到 12 存放在 eax 中，最后 eax 把 12 赋给 ret，程序结束。

2.2 VC++6.0 下查看反汇编

在 VC++6.0 中按下 F10 逐过程调试，然后鼠标右击转到反汇编。

我们可以看到，ebp-4 中存放 1，ebp-8 中存放 0，首先把 ebp-4 的值分配给 eax，然后 eax 自加 1 得到的值存在 ebp-4 中，此时 ebp-4 的值是 2，然后 ebp-4 把 2 赋给 ecx，然后 ecx 自加 1 得到的值存放在 ebp-4 中，此时 ebp-4 的值为 3，然后 ebp-4 把 3 赋给 edx，紧接着 ebp-4 的值（3）加上 edx 的值（3）等于 6 先存放在 edx 中，ebp-4 又把 3 赋给 eax，eax 自加 1 后得到的值存在 eax 中，此时 eax 的值为 4，eax 把 4 赋给 ebp-4，此时 edx 加上 ebp-4 得到的值为（6+4=10）存放在 edx 中，最后edx 把 10 赋给 ebp-8，也就是赋给 ret，程序结束。

通过上述分析，可以发现同一段代码的求值顺序不同，输出结果也有所不同，

切记万万不可写出这样的代码，因为这样的表达式是不可移植的。

由此可见，C 语言中的操作符是多么的重要。接下来为了方便解释，我按照操作符的功能对其进行了分类。它们分别是：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、逗号表达式以及下标引用、函数调用、结构成员等等。

3. 算术运算符

+     -     *     /     %

注意：% 操作符不能作用于浮点数。

4. 移位操作符

<< 左移操作符     >> 右移操作符

4.1 左移操作符

移位规则：左边丢弃，右边补 0

4.2 右移操作符

• 逻辑右移

右边丢弃，左边补 0

• 算术右移

右边丢弃，左边补 原符号位

注意：移位运算符不能移动负数位，这是标准未定义的。

5. 位运算符

&     |     ^

注意：位运算符的操作数必须是整数。

5.1 位与运算（&）的典型应用

5.1.1 清零

将原来数据中为 1 的位更新为 0，假设该数字为 5，那么执行清零操作只需要 0x5 & 0x0 即可。

5.1.2 获取某数字的指定位

例如获取数字 num 的低八位的操作为 num = num & 0xff。

5.1.3 判断一个数是不是 2 的幂次或者判断一个数的二进制位中有多少个 1

bitnum = x & (x - 1)

让 x 的二进制位中最右侧的 1 置为 0，如果 bitnum 为 0，那么表示该数字是 2 的幂次，如果 bitnum 不为 0，计数器加 1，继续执行该语句，直到 bitnum 为 0，终止循环，此时计数器的值就是二进制位中 1 的个数。位运算的一些思考https://blog.youkuaiyun.com/sustzc/article/details/79774007

5.2 位或运算（|）的典型应用

5.2.1 设定一个数据的指定位

例如将数字 value 的低八位置为 1 的操作为 value = value | 0xff。

5.3 位异或运算（^）的典型应用

5.3.1 定位翻转

指定位的翻转，例如将数字 a 低八位翻位的操作为 a = a ^ 0xff。

5.3.2 数值交换

a = a ^ b;  b = a ^ b;  a = a ^ b;

5.3.3 求平均值

avg = (num1 & num2) + ((num1 ^ num2) >> 1); 具体可参见利用位运算求平均值https://blog.youkuaiyun.com/sustzc/article/details/79615022

6. 赋值运算符

=

7. 复合运算符

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

8. 单目运算符

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

注意：

• sizeof() 内部的表达式是不参与运算的；
• sizeof(数组名) 中数组名表示整个数组，整个表达式求取的是整个数组的大小；
• &数组名，这个取地址操作取出的是整个数组的大小；
• 除此之外，其他遇到的数组名都指的是 数组首元素的地址。

9. 关系运算符

>  >=  <  <=  ==  !=

注意：切记不要把 == 与 = 搞混淆。

10. 逻辑操作符

&&  ||

• &&

如果左操作数的值为假，那么右操作数便不再进行求值，因为后边的表达式的值逻辑与 0 必然是假的，其右操作数的值已无关紧要。

• ||

首先对左操作数进行求值，如果它的值为真，右操作数便不再求值，因为后边的表达式的值逻辑或上 1 必然是真的，其右操作数的值已无关紧要。

注意：逻辑操作符具有 “短路” 性，这两个操作符会对表达式的求值顺序施加控制。

11. 条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3

接受三个参数，它会对表达式的求值顺序加以控制。

12. 逗号表达式

exp1, exp2, exp3, ……, expN

逗号表达式，从左到右依次执行，整个表达式的结果就是 最后一个表达式的结果。

13. 下标引用、函数调用和结构成员

• []

操作数：一个数组名 + 一个索引值

• ()

接受一个或者多个操作数，第一个操作数是函数名，剩余的操作数是传递给函数的参数。

• 访问一个结构体的成员
  • 结构体变量名.成员名；
  • 结构体指针变量名->成员名。

14. 来自《C和指针》的操作符优先级列表

注意：该表格的 操作符优先级从上到下，依次降低。