操作符和表达式求值

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#c语言 #操作符 #表达式求值

操作符

1.算术操作符 + - * / %

（1）除了%之外，其他几个可用作整数和浮点数

（2）对于/，如果两个操作数都为整数，执行整数除法，只要有浮点数就执行浮点数除法

（3）%两个操作数必须为整数，返回整除后的余数

2.移位操作符 <<左移操作符 >>右移操作符

（1）移位的操作数只能是整数，移动的是二进制补码

左移：左边丢弃，右边补0，有乘2效果

右移：(1)算术移位：右边丢弃，左边补原符号位

(2)逻辑移位：右边丢弃，左边补0

3.位操作符 &按位与 |按位或 ^按位异或

（1）操作数只能是整数，也算的是二进制补码

&：只要有0就为0，两个为1才为1

|：只要有1就为1，两个为0才为0

^：相同为0，相异为1

3.1 异或支持交换律：例如：a^a=0 0^a=a

3^3^5=5 3^5^3=5

例题：统计一个数字中二进制中1的个数

思路一：a&1，再>>，按位与后为1再count++

思路二：

int count_num_of_1(int n)
{ 
    int count =0;
    while(n)
    { 
        n=n&(n-1);
        count++;
    }
    return count;
}
int main()
{ 
    int num=0;
    scanf("%d",&num);
    int n= count_num_of_1(num);
    printf("%d\n",n);
    return 0;
}

3.2 按位或使用，按位与使用

要想把二进制的某位变为1，就让a本身或等n-1位

例如：int a = 13-->(13的二进制为01101)

要让第五位变为1，就或等上1左移4位

a |= (1 << 4)

最后a为29-->(29的二进制为11101)

同理，要把1再改为0，就让a &= (~(1 << 4))

4、逻辑操作符

&&：左边为假，右边就不计算了

||：左边为真，右边就不计算了

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

1、隐式类型转换

C语言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的整型运算器（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

如何进行整型提升？

整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

对于有符号char：高位1补1，高位0补0

对于无符号整型提升：高位补0

2、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

3、操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素：

（1）操作符的优先级

（2）操作符的结合性

（3）是否控制求值顺序

两个相邻的操作符先执行哪个？取决于他们的优先级，如果两者优先级相同，取决于结合性

操作符优先级：（第一个优先级最高，往下依次降低）

操作符描述结合性是否控制求值顺序

（）聚组（无）否

（）函数调用 L-R（从左向右）否

[] 下标示引用 L-R 否

. 访问结构成员 L-R 否

-> 访问结构指针成员 L-R 否

++ 后缀自增 L-R 否

-- 后缀自减 L-R 否

! 逻辑反 R-L 否

~ 按位取反 R-L 否

(剩下的就不一一列举了)

注：结合性是指优先级相同的情况下从左向右，类似乘除同级，从左向右”

是否控制求值顺序是指像 && 这样的，左边为假，右边不算的意思

优先级

例：a*b + c*d + e*f 在计算时，只能保证 * 计算比 + 早，但不能确定第三个 * 比第一个 + 早执行。

所以求值顺序是：a*b

c*d

a*b + c*d

e*f

a*b + c*d + e*f

总结：我们写的表达式如果不能通过操作符的属性确定唯一的计算路径，那这个表达式就是有问题的