前言
- 我们在学习C语言时肯定会用到不同的操作符来完成我们的功能，本章便是这些操作符的介绍与具体使用。
1. 算数操作符
- 算数操作符有四种，他们分别为：
- 加 “+”，减 “-”，乘 “ * ”，除 “/”， 取模 “%”
- 值得注意的是,在C语言中乘号用 " * " 表示, 除号用 " / " 表示。
- 取模号 " % " 求的是余数,比如 5除3余2 ,那么2便是计算的结果。
- 通俗易懂,通过我们的数学知识很清楚的知道他们的作用。
int main() { int a = 20; int b = 12; printf("a + b = %d\n", a + b); printf("a - b = %d\n", a - b); printf("a÷b = %d\n", a / b); // 这里20除12等于1，他不会显示后面的小数，除非计算式两边至少有一个浮点数 printf("a×b = %d\n", a * b); printf("a % b = %d\n", a % b); // 这里20模12余数是8，结果便是8 return 0; }
- 值得注意的是,当计算式两边至少有一个浮点数的时候,相除才会计算出小数.
2.移位操作符
首先,我们来补充一个小知识:
- 我们都知道,一个数在内存中是以二进制数来存放的,存放的是这个数的补码,那么什么是补码呢?
- 一个数的二进制有原码,反码和补码,在计算中是用补码来计算的,而打印出来的是原码,这三个码之间有这样的关系,原码符号位不变,其它位按位取反得到反码,反码加一得到补码,而又补码要得到原码,反过来就是了.
- 正数的原码反码补码相同,而负数则需要结果上面的计算来得到.
- 由上可以得到,移位操作符,移位其实移的是在内存中储存的二进制数的补码.
2.1. 左移操作符
(<<) : 补码左移,左边抛弃,右边补0.
#include <stdio.h> int main() { int a = 10; // a是一个整数所以他的原码，反码，补码相同 // 原码：00000000000000000000000000001010 // 反码：00000000000000000000000000001010 // 补码：00000000000000000000000000001010 int b = 15; int c = -5; // c为负数 // 原码：10000000000000000000000000000101 // 反码：11111111111111111111111111111010 // 补码：11111111111111111111111111111011 // 左移后：11111111111111111111111111110110 // 减一：11111111111111111111111111110101 // 取反得到计算后的原码：10000000000000000000000000001010 - （-10） printf("%d\n", a << 1); // 左移1 // 00000000000000000000000000010100 - 20 printf("%d\n", b << 1); // 左移1 // 00000000000000000000000000010100 - 30 printf("%d\n", c << 1); // 左移1 // 补码左移 右边补 0 // 00000000000000000000000000010100 - 20 return 0; }
- 不难看出,左移操作符具有乘以 2 的效果.
2.2. 右移操作符
(>>):右移操作符与左移操作符计算过程几乎相同,有一点不同的是,右移操作符分为算数右移和逻辑右移:
- 算数右移: 左边补符号位,右边抛弃.
- 逻辑右移: 左边补0,右边抛弃.
- 通常来说进行右移时是逻辑右移.
#include <stdio.h> int main() { int a = 10; int b = -5; printf("%d\n", a >> 1); // 5 printf("%d\n", b >> 1); // -3 // b计算过程 // 原码：10000000000000000000000000000101 // 反码：11111111111111111111111111111010 // 补码：11111111111111111111111111111011 // 右移：11111111111111111111111111111101 // 减一：11111111111111111111111111111100 // 取反：10000000000000000000000000000011 // 右移1后的数为 10000000000000000000000000000011 - （-3） return 0; }
无论是左移还是右移,我们都不能移动负数为,如: a >> -1.
3.位操作符
同样的,位操作符也是对补码进行计算
3.1 &
- 按位与是 : 如果两个二进制补码相同位数上有一个为零则为0,都为1则为1.
#include <stdio.h> int main() { int a = -5; // 原：10000000000000000000000000000101 // 反：11111111111111111111111111111010 // 补：11111111111111111111111111111011 int b = 3; // 原：00000000000000000000000000000011 // 补：00000000000000000000000000000011 // a & b // 补：11111111111111111111111111111011 // 补：00000000000000000000000000000011 // 有一个0则为0，都为1则1 // 得：00000000000000000000000000000011 // 为整数：3 printf("%d", a & b); return 0; }
3.2 |
- 按位或是 : 如果两个二进制补码相同位数上只要有一个为1则为1,全0则0.
#include <stdio.h> int main() { int a = 10; // 补：00000000000000000000000000001010 int b = -2; // 原：10000000000000000000000000000010 // 反：11111111111111111111111111111101 // 补：11111111111111111111111111111110 // a | b // 00000000000000000000000000001010 // 11111111111111111111111111111110 // 11111111111111111111111111111110 结果 // 减一：11111111111111111111111111111101 // 取反：10000000000000000000000000000010 （-2） printf("%d", a | b); // -2 return 0; }
3.3 ^
- 按位异或是：相同为0，相异为1.
#include <stdio.h> int main() { int a = 3; // 补：00000000000000000000000000000011 int b = 5; // 补：00000000000000000000000000000101 // a ^ b // 00000000000000000000000000000011 // 00000000000000000000000000000101 // 00000000000000000000000000000110 - 6 printf("%d\n", a ^ b); // 6 printf("%d\n", a ^ 0); // a printf("%d\n", b ^ 0); // b printf("%d\n", a ^ a); // 0 return 0; }
- 值得注意的是：
- a ^ 0 = a;
- b ^ 0 = b;
- a ^ a = 0;
- 那么可以得到：
- a ^ a ^ b = b;
- b ^ b ^ a = a;
有一道经典题目：不创建临时变量交换两个变量的值。我们便可以用上述推理来实现
#include <stdio.h> int main() { int a = 3; int b = 5; printf("交换前：%d %d\n", a, b); a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b; printf("交换后：%d %d\n", a, b); return 0; }
3.4 ~
按位取反是补码二进制位如果是1则变为0，如果是0则变为1。
#include <stdio.h> int main() { int a = 3; // 补：00000000000000000000000000000011 // 反：11111111111111111111111111111100 补码变负 // -1：11111111111111111111111111111011 // 原：10000000000000000000000000000100 -4 printf("%d", ~a); return 0; }
4.赋值操作符
- =
例如：a = 5,这里将5赋值给变量a - 复合型：
- +=
- -=
- /=
- *=
- %=
- &=
- |=
- ^=
- （<<=）
- （>>=）
例如：a+=2其实就是a=a+2,其他的复合型都是如此
5.单目操作符
- 负值 + 正值 ++ a++：后置加加 ; ++a：前置加加（都是a+=1） -- 与++效果相同 ! 逻辑反操作 & 取地址符号 ~ 二进制数按位取反 * 解引用操作 sizeof 求类型长度（以字节为单位） (类型) 强制类型转换
这里对++和！作讲解
++
首先看代码：
#include <stdio.h> int main() { int a = 1; int b = a++; // 先把a的值赋给b，a再自增1 int c = ++a; // a先自增1，再赋值给c printf("%d\n", a); // 3 printf("%d\n", b); // 1 printf("%d\n", c); // 3 return 0; }
前置加加和后置加加其实在上述代码里其实效果很明显了，只要我们用一次++，其对应变量就要自增1。–与++的运用效果是相同的，只不过说是自减1。
！：!= 就是不等于，其相当于非。!0 就是真，!1就是假。
6.关系操作符
- (>)
- (>=)
- (<)
- (<=)
- (!=)
- (==)
上述操作符多用在判断语句中，用来决定程序进程变化。
7.逻辑操作符
&&
逻辑与：如 a&&b ，当a,b都为真时，表达式为真，当其中有一个为假时为假
#include <stdio.h> int main() { int a = 0; int b = 1; int c = 2; int d = 3; int i = a++ && ++b && c++; // a++表达式结果为a的值，此时a=0,由&&的性质有一个为假就为假，则后面都不计算了 //但是a++还是要进行计算的，也就是a要自增1 printf("%d %d %d %d\n", a, b, c, d); // 结果为 1 1 2 3 return 0; }
||
逻辑或：如 a || b，当a，b中只要有一个为真，表达式为真，都为假表达式才为假
#include <stdio.h> int main() { int a = 1; int b = 2; int c = 3; int d = 4; int i = a++ || b++ || ++d || c--; // a++表达式结果为a，此时a=1为真，由||性质，整个表达式结果为真，则后面的不计算了 // a++还是要计算的，也就是a要自增1 printf("%d %d %d %d\n", a, b, c, d); // 结果为 2 2 3 4 return 0; }
结合
我们可以通过判断闰年这个经典的题目来熟悉掌握&& ||。
#include <stdio.h> int main() { int n = 0; scanf("%d", &n); if (((n % 4 == 0) && (n % 100 != 0)) || (n % 400 == 0)) { printf("%d年是闰年！\n", n); } else { printf("%d不是闰年！\n", n); } return 0; }
8.条件操作符
exp1 ？ exp2：exp3;
- 如果 exp1 为真，表达式结果为 exp2
- 如果 exp1 为假，表达式结果为 exp3
例如求两个变量的最大值：
#include <stdio.h> int main() { int a = 0; int b = 0; scanf("%d %d", &a, &b); printf("max = %d\n", (a > b ? a : b)); return 0; }
9.逗号表达式
- 优先级最低
- 用逗号隔开多个表达式
- 整个表达式由左向右依次计算，计算结果为最后一个表达式的结果
#include <stdio.h> int main() { int a = 1; int b = 2; int c = (a += 2, b = b + 1, a += 1, a / 2); printf("%d", c); // 2 return 0; }
我们可以看到从左向右依次计算，最后a = 4，4 / 2 = 2，所以最后c的值为2；
10.表达式求值
10.1.隐式类型转换
CPU在进行运算的时候一般使用整形int，所以在有些时候，当一个小于整形的类型进行计算时，计算机就会先进行整形提升再进行运算，这就是隐式类型转换。
（通用CPU是难以直接实现两个非整形的直接相加运算）
例：
// char short int long ... // 1 2 4 int main() { //char --> signed char char a = 3; //截断 //00000000000000000000000000000011 //00000011 - a // char b = 127; //00000000000000000000000001111111 //01111111 - b char c = a + b; //00000011 //01111111 //整型提升 //00000000000000000000000000000011 - a //00000000000000000000000001111111 - b //00000000000000000000000010000010 - a + b =c //截断 //10000010 - c printf("%d\n", c); //%d 是打印十进制的整数 //11111111111111111111111110000010 - 补码 //11111111111111111111111110000001 - 反码 //10000000000000000000000001111110 - 原码 //-126 return 0; }
输出结果：
输出：-126
注：
char：
有符号的char的取值范围是：-128~127
无符号的char的取值范围是：0~255
- 以上是一位大佬的讲解（写的很详细），这里直接引用他的，大家可以多看看他的博客，一定会有很大的帮助的。
——@戊子仲秋
10.2.算数转换
long double：最高
↑
double
↑
float unsigned long int
↑
long int
↑
unsigned int
↑
int
- 当我们再利用两个不同类型的变量来进行计算时，其算数级低的会自动升级到算数级高的类型去进行计算，如果进行一些不正当的算数转换，会导致数据丢失。
如：
#include <stdio.h> int main() { float e = 2.717f; int w = e; printf("%d", w); return 0; }
运行结果为：
输出： 2
可以看到，e值小数点后面的数丢失了，这是由高级到低级转换的结果（不能用）
11.操作符的准确使用
- 操作符之间有其对应的优先级，当我们进行运算时，优先比较相邻两个操作符的优先级，如果一个表达式很复杂，简易用（）来分明其运算顺序，不然在不同的编译器上可能会有不同的运算结果。
总结
C语言中操作符的使用可以说是司空见惯的，如何正确的使用是我们必须掌握的，学到后面，我们可以尝试着巧妙运用操作符去解决一些复杂的问题，这需要我们不断地练习与巩固。在此，感谢大家的阅读！
