C语言操作符详解与进制
发布时间：2024年01月12日
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一：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： ！、
++
、
--
、
&
、
*
、
+
、
-
、
~
、
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： .??、?->
? 上述的操作符，我们已经讲过算术操作符、赋值操作符、逻辑操作符、条件操作符和部分的单目操作符，今天继续介绍?部分，操作符中有?些操作符和二进制有关系，我们先铺垫?下二进制的和进制转换的知识。
二：二进制和进制转换
其实我们经常能听到2进制、8进制、10进制、16进制这样的讲法，那是什么意思呢？其实2进制、8进制、10进制、16进制是数值的不同表示形式而已。
比如：数值15的各种进制的表示形式：
15
的
2
进制：
1111
15
的
8
进制：
17
15
的
10
进制：
15
15
的
16
进制：
F
我们重点介绍?下二进制：
首先我们还是得从10进制讲起，其实10进制是我们生活中经常使用的，我们已经形成了很多尝试：
?
10进制中满10进1
?
10进制的数字每?位都是0~9的数字组成
其实二进制也是?样的
?
2进制中满2进1
?
2进制的数字每?位都是0~1的数字组成
那么
1101
就是而进制的数字了。
2.1 2进制转10进制
其实10进制的123表示的值是?百二?三，为什么是这个值呢？其实10进制的每?位是权重的，10进制的数字从右向左是个位、十位、百位....，分别每?位的权重是10^0,10^1,10^2……
2进制和10进制是类似的，只不过2进制的每?位的权重，从右向左是: 2^0,2^1,2^2……
如果是2进制的1101，该怎么理解呢？
2.1.1 10进制转2进制数字
2.2 2进制转8进制和16进制
2.2.1 2进制转8进制
8进制的数字每?位是0~7的，0~7的数字，各自写成2进制，最多有3个2进制位就足够了，比如7的二进制是111，所以在2进制转8进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左每3个2进制位会换算?个8进制位，剩余不够3个2进制位的直接换算。
如：2进制的01101011，换成8进制：0153，0开头的数字，会被当做8进制。
2.2.2 2进制转16进制
? 16进制的数字每?位是0~9,a ~f 的，0~9,a ~f的数字，各自写成2进制，最多有4个2进制位就足够了，比如 f 的?进制是1111，所以在2进制转16进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左?每4个2进制位会换算?个16进制位，剩余不够4个二进制位的直接换算。
? 如：2进制的01101011，换成16进制：0x6b，16进制表示的时候前面加0x。
三：?原码、反码、补码
整数的2进制表示方法有三种，即原码、反码和补码
有符号整数的三种表示方法均有符号位和数值位两部分，2进制序列中，最高位的1位是被当做符号
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。
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。
反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码：反码+1就得到补码。
反码得到原码也是可以使用：取反，+1的操作。
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。
为什么呢？
在计算机系统中，数值?律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统?处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。
四：移位操作符
<< 左移操作符
>> 右移操作符
注：
移位操作符的
操作数只能是整数
。
4.1左移操作符
移位规则：左边抛弃、右边补0
4.2 右移操作符
移位规则：首先右移运算分两种：
1. 逻辑右移：左边用0填充，右边丢弃
2. 算术右移：左边用原该值的符号位填充，右边丢弃
具体是哪一种取决于编译器，大部分编译器是算数右移
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：
五：位操作符：&、|、^、~
位操作符有：（操作的都是二进制）
& //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。
?道变态的面试题：
不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换。
这个方法满足题目要求，但是如果a+b非常大，以将超过了整形的范围，就会有问题，此时不妨用上刚刚讲解过的操作符来解决这个问题
通过以上特点，我们可以用^，来解决问题
练习1：编写代码实现：求?个整数存储在内存中的二进制中1的个数。
法一：
由于求的是存储在内存中二进制序列，所以a不论正负均可以用上面的代码
法二：
该方法，就有问题，如果n为负数，-1%2的结果就不为1
那如果是负数，还要用这个方法，要怎么办呢？
我们只需要将函数参数部分的int改为unsigned int即可，这样将-1传到函数时，会将最高位原本表示负数的1看作无符号的树数，可以判断了。
法三：
在说方法三怎么做之前，我们还要补充一个点：
练习2：二进制位置0或者置1
编写代码将13二进制序列的第5位修改为1，然后再改回0
六：单目操作符
单目操作符有这些：
！、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof（是操作符，不是函数）、(类型)
单目操作符的特点是只有?个操作数，在单目操作符中只有&和*没有介绍，这2个操作符，在讲解指针的时候说明。
sizeof可以加括号，也可以不加。如果是函数，即使没有参数，也有括号
七：单目操作符
exp1, exp2, exp3, …expN
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?个表达式的结果。
if(a=b+1,c=a,d>0)//d>0才是真正的判断条件八：下标访问[]、函数调用()
8.1[ ] 下标引用操作符
操作数：?个数组名 + ?个索引值
int arr[10];//创建数组
arr[9] = 10;//实?下标引?操作符。
[ ]的两个操作数是arr和9。8.2函数调用操作符
接受?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。
九：结构成员访问操作符
9.1结构体
C语言已经提供了内置类型，如：char、short、int、long、float、double等，但是只有这些内置类
型还是不够的，假设我想描述学生，描述?本书，这时单?的内置类型是不行的。描述一个学生需要名字、年龄、学号、身高、体重等；描述?本书需要作者、出版社、定价等。C语言为了解决这个问题，增加了结构体这种自定义的数据类型，让程序员可以自己创造适合的类型。
结构是?些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量，如：
标量、数组、指针，甚至是其他结构体。
9.1.1结构的声明
struct tag//strcut 是关键字，tag是结构体的名字
{
member-list;//成员列表，可以有一个或多个成员
}variable-list;//变量列表9.1.2结构体变量的定义和初始化
9.2结构成员访问操作符
9.2.1结构体成员的直接访问
结构体成员的直接访问是通过点操作符（.）访问的。点操作符接受两个操作数。如下所示：
使用方式：结构体变量.成员名
9.2.2结构体成员的间接访问
有时候我们得到的不是?个结构体变量，而是得到了?个指向结构体的指针。如下所示：
使用方式：结构体指针->成员名
综合运用：
十：操作符的属性：优先级、结合性
C语言的操作符有2个重要的属性：优先级、结合性，这两个属性决定了表达式求值的计算顺序。
10.1优先级（相邻运算符）
优先级指的是，如果?个表达式包含多个运算符，哪个运算符应该优先执行
。各种运算符的优先级是不?样的。
3 + 4 * 5;
上面示例中，表达式
3 + 4 * 5 里面既有加法运算符（ +
），又有乘法运算符（
*
）。由于乘法
的优先级高于加法，所以会先计算
4 * 5
，而不是先计算
3 + 4
。
10.2结合性
如果两个运算符优先级相同，优先级没办法确定先计算哪个了，这时候就看结合性了，则根据运算符是左结合，还是右结合，决定执行顺序。大部分运算符是左结合（从左到右执行），少数运算符是右结合（从右到左执行），比如赋值运算符（ =
）。
5 * 6 / 2;
上面示例中，
*
和
/
的优先级相同，它们都是左结合运算符，所以从左到右执行，先计算
5 * 6
，
再计算
6 / 2
。
运算符的优先级顺序很多，下面是部分运算符的优先级顺序（按照优先级从高到低排列），建议?概
记住这些操作符的优先级就行，其他操作符在使用的时候查看下面表格就可以了。
?
圆括号（
()
）
?
自增
运算符（
++
），自减运算符（
--
）
?
单目运算符（
+
和
-
）
?
乘法（
*
），除法（
/
）
?
加法（
+
），减法（
-
）
?
关系运算符（
<
、
>
等）
?
赋值运算符（
=
）
由于圆括号的优先级最高，可以使用它改变其他运算符的优先级。
参考：
https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence
十一：表达式求值
11.1整型提升
C语言中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（char）和短整型（short）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。（一般是让char和short以int形式进行计算）
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?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？
1. 有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
2. 无符号整数提升，高位补0
11.2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?个操作数的转换为另?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靠后，那么首先要转换为另外?个操作数的类型后执行运算。
11.3 问题表达式解析
11.3.1 表达式1
//表达式的求值部分由操作符的优先级决定。
//表达式1
a*b + c*d + e*f
表达式1在计算的时候，由于
*
?
+ 比
的优先级高，只能保证，
*
的计算是比?
+
早，但是优先级并不
能决定第三个
* 比
第?个
+
早执行。
所以表达式的计算机顺序就可能是：
a*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f
a*b
c*d
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f11.3.2 表达式2
//表达式2
c + --c;
同上，操作符的优先级只能决定自减
--
的运算在
+
的运算的前面，但是我们并没有办法得知，
+
操作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后求值，所以结果是不可预测的，是有歧义的。
11.3.3 表达式3
//表达式3
int main()
{
int i = 10;
i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
printf("i = %d\n", i);
return 0;
}
表达式3在不同编译器中测试结果：非法表达式程序的结果。
11.3.4 表达式4
#include <sdtio.h>
int fun()
{
static int count = 1;
return ++count;
}
int main()
{
int answer;
answer = fun() - fun() * fun();
printf( "%d\n", answer);//输出多少？
return 0;
}
这个代码有没有实际的问题？有问题！
虽然在大多数的编译器上求得结果都是相同的。
但是上述代码
answer = fun() - fun() * fun();
中我们只能通过操作符的优先级得知：先算乘法，再算减法。
函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。
11.3.5 表达式5:
//表达式5
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 1;
int ret = (++i) + (++i) + (++i);
printf("%d\n", ret);
printf("%d\n", i);
return 0;
}
//尝试在linux 环境gcc编译器，VS2013环境下都执?，看结果。
看看同样的代码产生了不同的结果，这是为什么？
简单看?下汇编代码，就可以分析清楚.
这段代码中的第?个
+
在执行的时候，第三个++是否执行，这个是不确定的，因为依靠操作符的优先级和结合性是无法决定第一个 +
和第三个前置
++
的先后顺序。
11.4 总结
即使有了操作符的优先级和结合性，我们写出的表达式依然有可能不能通过操作符的属性确定唯?的计算路径，那这个表达式就是存在潜在风险的，建议不要写出特别复杂的表达式。
文章来源:https://blog.csdn.net/2301_80096514/article/details/134321311
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