【C语言所有操作符详解2】

简介: 【C语言所有操作符详解2】

条件操作符

唯一的三目操作符

exp1 ? exp2 : exp3

真      计算    不算

假      不算    计算

if (a > 5)

b = 3;

else

b = -3; 转换成条件表达式,是什么样?  a >5 ? 3 : 5

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。

//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?
13
//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
}

下标引用、函数调用和结构成员

[ ] 下标引用操作符

操作数:一个数组名 + 一个索引值

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。

( ) 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,其他的操作数是传递给函数的参数

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

访问一个结构的成员

.             结构体.成员名

->          结构体指针->成员名

#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 
set_age1(stu);
pStu->age = 20;//结构成员访问 
set_age2(pStu);
return 0;
}

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。

隐式类型转换

隐式类型转换

隐式类型转换是由编译器自动进行的,不需要人为干预,也无法观察到具体的转换过程,因此被称为"隐式"。

在C语言中,当使用一种类型代替另一种类型进行操作,或者存在两个不同类型的对象进行操作时,编译器会自动进行类型转换。

这种转换方式被称为隐式类型转换,也叫做自动类型转换

在隐式类型转换中,编译器会根据一定的规则将一个类型转换为另一个类型。例如,在算术运算中,如果操作数的类型不一致,编译器会将较低等级的类型转换为较高等级的类型,以便进行运算。这种转换被称为寻常算术转换

需要注意的是,虽然隐式类型转换可以方便地进行类型转换,但有时也会导致一些潜在的问题,比如精度丢失。因此,在进行类型转换时,我们需要谨慎考虑,确保转换是合理的。

整型提升

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

整型提升是指在进行运算或赋值操作时,将低精度的整数类型提升为高精度的整数类型。

整型提升的规则取决于操作数的类型和符号。

当进行整型提升时,有符号的char类型会进行符号扩展,即高位补上符号位。

                                  而无符号的char类型会进行零扩展,即高位补0。

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。

//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。

如何进行整型提升呢?

整型提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

//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

整型提升的例子:

#include<stdio.h>
int main()
{
  char a = 3;
  char b = 127;
  char c = a + b;
  printf("%d\n", c);
  return 0;
}

char a = 3,首先把3放到a中,3是int类型,

3的二进制序列为:00000000000000000000000000000011

需要把3放到char中,int是32个比特位,char是8个比特位

所以接下来需要进行截断:

将低8个比特位放到char中,所以此时a中为: 00000011

char b = 127也是一样

12700000000000000000000000001111111

截断011111111

char c = a + b,接下来要进行整型提升

当前char有符号char,所以对于a高位补0

00000000000000000000000000000011

同理,b整形提升后为:00000000000000000000000001111111

接下来相加为00000000000000000000000010000010

将这个32位二进制放到c中,截断为10000010

printf("%d\n", c)中,%d是打印十进制的数,所以还需整形提升

此时c为10000010,符号位为:1,整形提升高位补1

最终为11111111111111111111111110000010(补码),

其原码为10000000000000000000000001111110 ,

所以这个数字输出为-126

例子一原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_64116522/article/details/127927688  

//实例2
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2中的a,b要进行整型提升,但是c不需要整型提升

a,b整型提升之后,变成了负数,

所以表达式 a == 0xb6 b == 0xb600 的结果是假,

但是c不发生整型提升,则表达式 c == 0xb6000000 的结果是真.

所程序输出的结果是: c

//实例3 
int main() {
    char c = 1;
    printf("%u\n", sizeof(c));
    printf("%u\n", sizeof(+c));
    printf("%u\n", sizeof(-c));
    return 0;
}

实例3中的,c只要参与表达式运算,就会发生整形提升,

表达式 sizeof( +c ) ,就会发生提升,所以是4个字节.

表达式 sizeof( -c ) 也会发生整形提升,所以是4个字节,

但是表达式sizeof( c ) ,就是1个字节.

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。

警告: 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

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

操作符的优先级是指在一个表达式中,哪个操作符会先执行。操作符的优先级由其在表达式中的位置决定。根据引用[1]和引用[2]的内容,我们可以总结出以下规则:

  1. 操作符的优先级由高到低依次为:算术运算符(如加减乘除)、关系运算符(如大于小于等于)、逻辑运算符(如与或非)、赋值运算符。
  2. 如果两个相邻的操作符优先级相同,那么取决于它们的结合性。大部分操作符都是从左往右结合,只有少数几个是从右往左结合。
  3. 从右往左结合的操作符有:赋值运算符(如=)、单目运算符(如++、--)和三目运算符(如?:)。
  4. 逗号运算符的优先级最低。

根据这些规则,我们可以确定操作符的优先级,以便正确求值表达式。

运算符优先级和结合性一览表

图片来源: C语言基础知识:操作符详解(附操作符优先级及结合性一览表)_强转和结构体指针的结合性是什么_nagiY的博客-CSDN博客

一些容易出错的优先级问题

一些问题表达式

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

注释:

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:

a*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f
或者:
a*b 
c*d 
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f

表达式2

//表达式2 
c + --c;

注释: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。

表达式3

//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;
}

表达式3在不同编译器中测试结果:

表达式4

//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;
}

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();

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决定

表达式5

//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;
}

Linux环境的结果:

VS2013环境的结果:

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。

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