C语言操作符详解

时间:2024-07-16 22:07:47

 目录

一、操作符分类

二、算术操作符

三、赋值操作符

四、关系操作符

 五、条件操作符

六、⼆进制和进制转换

1.二进制

 2.进制转换

(1)2进制转10进制

(2)10进制转2进制

(3)2进制转8进制

(4)2进制转16进制

七、原码、反码、补码

 八、移位操作符

1.左移操作符

2.右移操作符

 九、位操作符

1.按位与 &

2.按位或 |

3.按位异或 ^

 4.按位取反 ~

 十、单目操作符

1.逻辑非操作符 !

 2.自增++、自减--

 3.取地址符&、解引用符*、sizeof

         3.1.取地址符&

        3.2.解引用符*

        3.3. sizeof

 4.正值+、负值-

 5.强制类型转换(类型)

 十一、逗号表达式

 十二、下标访问[ ]、函数调⽤()

1.下标访问[ ] 

2.函数调⽤()

 十三、结构成员访问操作符

 1.   .操作符

 2.->操作符

 十四、操作符的属性:优先级、结合性

1.优先级

 2.结合性

 十五、表达式求值

 1.整型提升

2.算术转移


一、操作符分类

  1. 算术操作符: + 、- 、* 、/ 、%
  2. 移位操作符:  << 、 >> 
  3. 位操作符: & 、 |、  ^、  ~
  4. 赋值操作符:   = 、+= 、 -= 、 *= 、 /= 、%= 、<<= 、>>= 、&= 、|= 、^= 
  5. 单⽬操作符:!、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof、(类型)
  6. 关系操作符:  > 、>= 、< 、<= 、 == 、 != 
  7. 逻辑操作符: && 、||
  8. 条件操作符: ? :
  9. 逗号表达式: , 
  10. 下标引用: [ ]
  11. 函数调用: ()
  12. 结构成员访问: . 、->

二、算术操作符

        算数操作符有:+ 、- 、* 、/ 、%

        这些操作符的功能与基本的数学运算类似,下面就简单一下它们的用法和功能。这些操作符都是双目操作符,需要两个操作数。

        + 就是两个数相加,- 就是两个数相减,* 两个数相乘,/ 两个数相除,% 表示取模。

        其中需要注意以下两点:

        1. / 两边操作数都是整型时,结果会取整数,只有一边是浮点型时才能算出小数。如: 

         2.  %  两边的操作数都是负数时,结果也是负数,若只有一边是负数时,当左操作符是负数时结果为负数,当右操作数是负数时结果为正数,且操作数只能是整型。如:

三、赋值操作符

        赋值操作符有:= 、+= 、 -= 、 *= 、 /= 、%= 、<<= 、>>= 、&= 、|= 、^=

 在C语言中 = 表示赋值,不表示等于,等于用==表示。如:

        后面的:+= 、 -= 、 *= 、 /= 、%= 、<<= 、>>= 、&= 、|= 、^=  都表示变量运算之后的结果再赋值给变量自己。如: 

         其中:

四、关系操作符

        关系操作符有:> 、>= 、< 、<= 、 == 、 !=

        它们表示数据的大小关系,常用于条件判断。它们的含义如下:

>= 表示大于等于

<= 表示小于等于

== 表示等于

!=  表示不等于

           常见用法:

 五、条件操作符

        条件操作符就一个,也是C语言中唯一一个三目操作符。

?:

         它由两部分构成?和:,那么它是怎么用的呢?看下面的例子:

         操作符中有⼀些操作符和⼆进制有关系,那么接下来我们先来学习一下二进制和进制转换的有关知识。

六、⼆进制和进制转换

        在学习的过程中,会遇到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。

        如数值10的各种进制表示形式:

10的2进制:1010

10的8进制:12

10的10进制:10

10的16进制:A

1.二进制

        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进制的数字每⼀位都是0~9的数字组成。其实⼆进制也是⼀样的,2进制中满2进1,2进制的数字每⼀位都是0~1的数字组成,那么 1101 就是⼆进制的数字了。

 2.进制转换

(1)2进制转10进制

        其实10进制的123表示的值是⼀百⼆⼗三,为什么是这个值呢?其实10进制的每⼀位是权重的,10进制的数字从右向左是个位、⼗位、百位....,分别每⼀位的权重是10⁰,10¹,10²...

        如:

百位 十位 个位
10进制的位 1 2 3
权重 10^2 10^1 10^0
权重值 100 10 1
求值 1*100+2*10+3*1 123

         2进制和10进制是类似的,只不过2进制的每⼀位的权重,从右向左是:2⁰ , 2¹ , 2² ...

        如果是2进制的1101,该怎么理解呢?如下图:

2进制的位 1 1 0 1
权重 2^3 2^2 2^1 2^0
权重值 8 4 2 1
求值 1*8+1*4+0*2+1*1=13

(2)10进制转2进制

 10进制转化为2进制就是一直 /2,再取余数就行了。

(3)2进制转8进制

         8进制的数字每⼀位是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进制位会换算⼀个8进制位,剩余不够3个2进制位的直接换算。
        如:2进制的110101011,换成8进制:653

2进制 1 1 0 1 0 1 0 1 1
8进制 6 5 3

(4)2进制转16进制

         16进制的数字每⼀位是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的⼆进制是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进制位会换算⼀个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

2进制 0 1 1 0 1 0 1 1
16进制 6 b

        为了便于区分我们通常在8进制数前面加上一个0,在16进制数前面加0x

七、原码、反码、补码

        整数的二进制编码——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”。正整数的原码,反码和补码都是一样的
        如:

负整数的原码,反码和补码都有所不同

原码:符号位为1,数值位和正整数原码相同

反码:除符号位以外,数值位按位取反

补码:反码加1。

补码想要转化为原码只要取反加1即可。

         如:

         对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。这是为什么呢?计算机使⽤补码,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⼀处理(CPU只有加法器)此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。总的来说,就是加减更方便。如:

 八、移位操作符

         移位操作符有两个:左移操作符<< 和右移操作符 >>

1.左移操作符

 左移操作符的移位规则很简单:有对原码处理也有对补码处理。

原码:符号位保持不变,左边抛弃,右边补0

补码:左边抛弃,右边补0,原码符号位保持不变

下面以原码举例如:

         正整数:

        负整数:

        注意:用补码处理时,处理后要将补码转化为原码才是10进制值。 

2.右移操作符

 右移操作符的移位规则分为两种:

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

        到底是逻辑右移还是算数右移这取决于编译器,大部分编译器采用算术右移,下面我们以算数右移举例:

        正整数:

         负整数:

注意:

1.移位操作符的操作数只能是整数;

2.对于移位运算符,不要移动负数位,这个是标准未定义的。

 九、位操作符

 位操作符有:

按位与:&

按位或:|

按位异或:^

按位取反:~

 注意:

1.这些操作符都是对2进制数进行操作的;

2.他们的操作数必须是整数。

1.按位与 &

        对应的二进制位进行与运算,也就是对应二进制每一位进行比较有0就是0,两个都为1才是1。我们直接来看例子:

 

2.按位或 |

        对应的二进制位进行与运算,也就是对应二进制每一位进行比较有1就是1,两个都为0才是0。我们还是直接来看例子:

3.按位异或 ^

        对应的二进制位进行与运算,也就是对应二进制每一位进行比较相同为0,相异为1。直接来看例子:

 

        其中异或^可以实现两个数值的交换,一个数与它本身异或结果为0,在与另外一个数异或便为那个数;可以实现在不引入第三个变量的情况下,实现两个数的数值交换,且异或满足交换律,如下:

int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	//交换a和b的值
	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	

	a = a ^ b; // a=3^5
	b = a ^ b; // b=3^5^5 ==> b=3
	a = a ^ b; // a=3^5^3 ==> 3^3^5 ==> a=5

	printf("a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

 4.按位取反 ~

        对应的二进制位进行与运算,也就是对应二进制每一位进行取反(包括符号位),0改1,1改0。和上面不同的是按位取反是一个单目操作符。我们还是直接来看例子:

 十、单目操作符

单目操作符有:!、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof、(类型)

1.逻辑非操作符 !

        用于对条件进行取反操作,常用于条件判断。如:

 

 2.自增++、自减--

        自增和自减用法一样,自增(减)分为前置自增(减)和后置自增(减),它们经常被用于控制循环。

 前置自增(减):先加1(减1)再使用

后置自增(减):先使用再加1(减1)

 3.取地址符&、解引用符*、sizeof

         3.1.取地址符&

 取地址 &:当作用于一个对象上时,它返回了该对象的地址,比如&number所返回的是变量number的地址。

 为了能够更好的理解取地址操作符及其使用,示例如下:

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	printf("%p", p);
	return 0;
}

 示例输出结果如下: 

        3.2.解引用符*

 解引用操作符 *是指“引用 (Ref)”的反操作。

        为了能够更好的理解解引用操作符及其使用,示例如下: 

         示例输出结果如下:

        3.3. sizeof

 sizeof() 是一个计算变量所占内存的大小或者计算数据类型所创建的变量所占据空间大小的运算符。

         为了能够更好的理解sizeof及其使用,示例如下:

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	char b = 'a';
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(b));
	printf("%d\n", sizeof(int));
	printf("%d\n", sizeof(char));
	return 0;
}

 示例输出结果如下:

 说明:sizeof 的功能就是计算对象所占内存空间的大小。在32位系统下, int 占4个字节,a又是整型变量,所以也占4个字节;而char 在32位系统下占1个字节,b又是字符变量,所以也占1个字节。

         而sizeof是操作符而不是函数,sizeof操作符后边的括号可以省略,故将上述变量a和变量b外边的括号去掉,结果还是可以正常进行打印输出,说明在括号去掉,系统还可以正常编译使用。

 

 4.正值+、负值-

        这两个操作符表示数值的正负,在使用时注意与双目操作符加号和减号区分

 5.强制类型转换(类型)

        ( )里面放类型名,将数值的类型强制转换其他类型。

 十一、逗号表达式

        逗号表达式,就是⽤逗号隔开的多个表达式。

表达式1,表达式2,...,表达式n

         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。如:

 十二、下标访问[ ]、函数调⽤()

1.下标访问[ ] 

        下标访问符很简单就是用来访问数组元素的。操作数:⼀个数组名+⼀个索引值。如:

2.函数调⽤()

        函数调用操作符是用来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。如:

 十三、结构成员访问操作符

有关结构体的知识我们后面会介绍,在这里大家先了解一下。

结构成员访问操作符有两个:

 ->和.

 1.   .操作符

        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。

        使⽤⽅式:结构体变量.成员名    如:

 2.->操作符

        有时候我们得到的不是⼀个结构体变量,⽽是得到了⼀个指向结构体的指针,这个时候我们可以通过->来间接访问结构体。结构体指针->成员名     如: 

 十四、操作符的属性:优先级、结合性

        C语言中操作符的优先级和结合性决定了表达式求值的计算顺序。

1.优先级

优先级,顾名思义,就是运算符的运算优先顺序,相邻操作符,优先级高的先执行,优先级低的后执行,各种运算符的优先级是不一样的。在这里可以查到运算符的优先级:C 运算符优先级 - cppreference.com

 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。大部分的运算符左结合(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( = )。

如:6/2*3,*和/的优先级相同且都是左结合,从左到右执行,所以先算/,再算*。

        值得注意的是:由于有的运算符优先级和结合性相同,在计算时结果在不同的编译器上可能是不一样的,所以我们在使用运算符时最好加上()来使表达式的计算顺序更加明确。

 十五、表达式求值

 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。

        整型提升的意义是什么呢?这个我们了解一下就行。

        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)的操作数的字节⻓度⼀般就是int的字节⻓度,同时也是CPU的通⽤寄存器的⻓度。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⻓度。通⽤CPU(general-purposeCPU)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,表达式中各种⻓度可能⼩于int⻓度的整型值,都必须先转换为int或unsigned int,然后才能送⼊CPU去执⾏运算。如:

2.算术转移

        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的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。

 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⼀个操作数的类型后执行运算。