抽丝剥茧C语言(中阶)操作符+练习(下)

简介: 抽丝剥茧C语言(中阶)操作符+练习

逻辑与和或的特点:

我们来看下面的代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
  i = a++ && ++b && d++;
  printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
  printf("\n");
  i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
  i = a++ || ++b || d++;
  printf("a = %d\nb = %d\nc = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
  return 0;
}
//程序输出的结果是什么?

代码运行结果如下:

逻辑与:

如果有一个条件未达成,整个条件就是假,也就是说:

a++ && ++b这个表达式为假,那么后面的表达式也一定为假。

所以也就导致了只有a++,其他的表达式并没有进行。

逻辑或:

如果一个条件达成后面的条件就不会在进行了,因为只要有一个成功,整个表达式就为真,但是这里第一个条件为假,第二个为真,整个表达式为真,那么后面的表达式也一定为真。

结果就是只有a++和++b执行。

8. 条件操作符

这个也被称为三目操作符。

exp1 ? exp2 : exp3

这个的意思是,先判断exp1,如果exp1表达式为真,那么结果就是exp2,如果为假结果就是exp3.

我们做一个练习:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int a;
  int b;
  scanf("%d", &a);
  if (a > 5)
    b = 3;
  else
    b = -3;
  printf("%d", b);
  return 0;
}

上面这段代码转换成条件表达式,是什么样?

#include <stdio.h>
int main()
{
  int a;
  scanf("%d", &a);
  printf("%d", (a > 5) ? (3) : (-3));
  return 0;
}

这就是条件操作符的使用方法。

9. 逗号表达式

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一个表达式的结果。

我们这里用代码举例:

//代码1
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式
//c是多少?
//代码2
if (a = b + 1, c = a / 2, d > 0)
//代码3 a = get_val();
    count_val(a);
while (a > 0)
{
    //业务处理
    a = get_val();
    count_val(a);
}
//如果使用逗号表达式,改写:
while (a = get_val(), count_val(a), a > 0) 
{
    ;//业务处理
}

代码1:第一个表达式为a>b,当然这个式子是不成立的,但是我们并不用管它,因为它并不影响后面的结果,第二个表达式是a=12,第三个表达式是a=12,第四个表达式是b=13。所以c就是13。

代码2:最后一个表达式才是具有意义的。

代码3:这个循环可以改成下面那段代码。

10. 下标引用、函数调用和结构成员

10.1 [ ] 下标引用操作符

操作数:一个数组名 + 一个索引值

这个之前我们用过好多次了:

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。

10.2 ( ) 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。

这个操作符我们也是非常的熟悉了:

#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 lol.");//实用()作为函数调用操作符。
  return 0;
}

代码运行如下:

10.3 访问一个结构的成员

. 结构体.成员名

-> 结构体指针->成员名

我们还是用一段代码举例:

#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
  printf("%d\n", stu.age);
  set_age1(stu);
  printf("%d\n", stu.age);
  pStu->age = 20;//结构成员访问
  printf("%d\n", pStu->age);
  set_age2(pStu);
  printf("%d\n", pStu->age);
  return 0;
}

代码的运行结果:

至于为什么第二个结果为什么是20不是18,因为我们之前说过,set_age1这个函数里面的参数只是一份临时拷贝(如果不懂可以去看看我的函数栈帧的创建与销毁)。

当然这里的结构体指针的访问也可以这么表达:

printf(“%d\n”, (*pStu).age);

11. 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。

11.1 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。

举个例子:

#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = 2;
  char b = 127;
  char c = a + b;
  printf("%d", c);
  return 0;
}

我们都清楚,其实字符类型也属于整形,因为储存的是ASCII码值。

但是数据类型char只有个8个比特位,所以我们的结果有点 ‘ 异常 ’ :

我们来分析一下这是为什么:

我们都知道,一个整型是4个字节,一个字节是8个比特位,字符类型是1个字节,8个比特位。

这是我们初始化的时候的内部储存空间。

但是我们计算的时候需要整型提升,关于整型提升是这样的:

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

所以我们的提升是这样的过程:

c变成这样之后,我们又要存入char类型的变量c,所以又会变成8个比特位的内存。也就是说char c里面是这样的:

8个比特位只能容纳这些,最后用%d打印,又要整型提升:

11111111111111111111111110000001 补码

11111111111111111111111110000000 反码

10000000000000000000000001111111 原码

很明显,打印的结果是用原码来算的。

c = -127

整型提升的例子

//实例1
#include <stdio.h>
int main()
{
  char a = 0xb6;
  short b = 0xb600;
  int c = 0xb6000000;
  if (a == 0xb6)
    printf("a");
  if (b == 0xb600)
    printf("b");
  if (c == 0xb6000000)
    printf("c");
  return 0;
}

实例1中的a,b要进行整形提升,但是c不需要整形提升。

a,b整形提升之后,变成了负数,所以表达式 a0xb6 , b0xb600 的结果是假,但是c不发生整形提升,则表达式 c==0xb6000000 的结果是真。

所程序输出的结果是:

c

//实例2
#include <stdio.h>
int main()
{
  char c = 1;
  printf("%u\n", sizeof(c));
  printf("%u\n", sizeof(+c));
  printf("%u\n", sizeof(-c));
  return 0;
}

实例2中的,c只要参与表达式运算,就会发生整形提升,表达式 +c ,就会发生提升,所以 sizeof(+c) 是4个字节。

表达式 -c 也会发生整形提升,所以 sizeof(-c) 是4个字节,但是 sizeof© ,就是1个字节。

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较低,那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算。

比如说如果一个int类型和double进行运算,那么int一定会转换成double类型,然后再进行运算。

注意:但是算术转换要合理,要不然会有一些潜在的问题。

float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换,会有精度丢失

如果打印整型变量num,结果就是3。

11.3 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。如果两者的优先级相同,取决于他们的结合性。
    操作符优先级
    N/A是不讨论结合性。
    L-R是从左到右
    R-L是从右到左

最上面的优先度最高,越往下越低。

操作符 描述 用法示例 结果类型 结合性 是否控制求值顺序
() 聚组 (表达式) 与表达式同 N/A
() 函数调用 rexp(rexp,…,rexp) rexp L-R
[ ] 下标引用 rexp[rexp] lexp L-R
. 访问结构成员 lexp.member_name lexp L-R
-> 访问结构指针成员 rexp->member_name lexp L-R
++ 后缀自增 lexp ++ rexp L-R
- - 后缀自减 lexp – rexp L-R
逻辑反 ! rexp rexp R-L
~ 按位取反 ~ rexp rexp R-L
+ 单目,表示正值 +rexp rexp R-L
- 单目,表示负值 -rexp rexp R-L
++ 前缀自增 ++ lexp rexp R-L
- - 前缀自减 - - lexp rexp R-L
* 间接访问 *rexp lexp R-L
& 取地址 &lexp rexp R-L
sizeof 取其长度,以字节表示 sizeof rexp sizeof(类型) rexp R-L
(类型) 类型转换 (类型) rexp rexp R-L
* 乘法 rexp * rexp rexp L-R
/ 除法 rexp / rexp rexp L-R
% 整数取余 rexp % rexp rexp L-R
+ 加法 rexp + rexp rexp L-R
- 减法 rexp - rexp rexp L-R
<< 左移位 rexp << rexp rexp L-R
>> 右移位 rexp >> rexp rexp L-R
> 大于 rexp > rexp rexp L-R
>= 大于等于 rexp >= rexp rexp L-R
< 小于 rexp < rexp rexp L-R
<= 小于等于 rexp <= rexp rexp L-R
== 等于 rexp == rexp rexp L-R
!= 不等于 rexp != rexp rexp L-R
& 位与 rexp & rexp rexp L-R
^ 位异或 rexp ^ rexp rexp L-R
| 位或 rexp | rexp rexp L-R
&& 逻辑与 rexp && rexp rexp L-R
|| 逻辑或 rexp || rexp rexp L-R
? : 条件操作符 rexp ? rexp : rexp rexp N/A
= 赋值 lexp = rexp rexp R-L
+= 以…加 lexp += rexp rexp R-L
-= 以…减 lexp -= rexp rexp R-L
*= 以…乘 lexp *= rexp rexp R-L
/= 以…除 lexp /= rexp rexp R-L
%= 以…取模 lexp %= rexp rexp R-L
<<= 以…左移 rexp<<=rexp rexp R-L
>>= 以…右移 rexp>>=rexp rexp R-L
&= 以…与 rexp&=rexp rexp R-L
^= 以…异或 rexp^=rexp rexp R-L
|= 以…或 rexp|=rexp rexp R-L
逗号 rexp,rexp rexp L-R

一些问题表达式

这些问题表达式就和先有鸡还是先有蛋一样坑人!

//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2 
c + --c;
//代码3-非法表达式
int main()
{
  int i = 10;
  i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
  printf("i = %d\n", i);
  return 0; 
 }

代码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*比第一个+早执行。

所以表达式的计算机顺序就可能是:

ab
c
d

ab + cd

ef
a
b + cd + ef

或者:

ab
c
d

ef
a
b + cd
a
b + cd + ef

代码2:在计算的时候,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。

代码3: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

编译器
—128 Tandy 6000 Xenix 3.2
—95 Think C 5.02(Macintosh)
—86 IBM PowerPC AIX 3.2.5
—85 Sun Sparc cc(K&C编译器)
—63 gcc,HP_UX 9.0,Power C 2.0.0
4 Sun Sparc acc(K&C编译器)
21 Turbo C/C++ 4.5
22 FreeBSD 2.1 R
30 Dec Alpha OSF1 2.0
36 Dec VAX/VMS
42 Microsoft C 5.1

由此可见这种代码多么的坑爹,我们写入代码一定要避免这种情况,多写几行没问题,如果为了省几行从而导致这种情况发生,那真是得不偿失。

//代码4
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。

//代码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环境下都执行,看结果。

VS2022:

linux:

看看同样的代码产生了不同的结果,这是为什么?

简单看一下汇编代码.就可以分析清楚。

这段代码中的第一个 + 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。

总结:我们写出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,那这个表达式就是存在问题的。

结束语

家人们请点个赞,路过的大佬指点错误和不足!!!

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