【C语言篇】操作符详解(下篇)

简介: 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。

【C语言篇】操作符详解(上篇):https://developer.aliyun.com/article/1590381?spm=a2c6h.13148508.setting.15.72054f0exbCpaX



操作符详解(下篇)


前言

操作符详解(上篇)



条件操作符


条件操作符也叫三⽬操作符,需要接受三个操作数的,形式如下:


 exp1 ? exp2 : exp3

如果表达式1为真,那么就计算表达式2,表达式2的结果为整个式子的 结果;

 如果表达式1为假,那么就计算表达式3,表达式3的结果为整个式子的结果。


例如求两个数的最大值

#include<stdio.h>
int main()
{   
   int a = 0, b = 0, c = 0;
   printf("请输入两个数:\n");
   scanf("%d %d", &a, &b);
   c = a > b ? a : b;
   printf("较大的数为:%d\n", c);
   return 0;
}

移位操作符

这涉及到数据在内存中的存储形式


不了解的小伙伴可以先去看这篇:

【C语言篇】数据在内存中的存储(超详细)


<<左移操作符

>>右移操作符


移位操作符的操作数只能是整数



左移操作符


移位规则:左边抛弃、右边补0

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = 10;
    int n = num<<1;
    printf("n= %d\n", n);
    printf("num= %d\n", num);
    return 0;
}



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



#include <stdio.h>
int main()
{
     int num = 10;
     int n = num>>1;
     printf("n= %d\n", n);
     printf("num= %d\n", num);
     return 0;
}


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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。


一般更多采用算术右移


位操作符

位操作符有:

& //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。


  • 按位与&
  • 对应的二进制位,有0则为0,两个同时为1,才为1
  • 例子如下:
/int main()
//{
//  int a = 6;
//  //00000000000000000000000000000110 - 6的补码
//  //
//  int b = -7;
//  //10000000000000000000000000000111
//  //11111111111111111111111111111000
//  //11111111111111111111111111111001 -> -7的补码
//
//
//  int c = a & b;//a和b的补码的二进制位进行运算
//  //对应的二进制位,有0则为0,两个同时为1,才为1
//  // 
//  //00000000000000000000000000000110 - 6的补码
//  //11111111111111111111111111111001 -> -7的补码
//  //00000000000000000000000000000000
//  printf("%d\n", c);
//
//  return 0;
//}

  • 按位或|
  • 对应的二进制位,有1则为1,两个同时为0,才为0
  • 按位异或^
  • 对应的二进制位,相异为1,相同为0
  • 按位取反~
  • 对应二进制位,1变为0,0变为1



不能创建临时变量(第三个变量),实现两个整数的交换。

#include <stdio.h>
int main()
{
     int a = 10;
     int b = 20;
     a = a + b;
     b = a - b;
     a = a - b;
     printf("a = %d b = %d\n", a, b);
     return 0;
}  

这种方法在数据较大时会发生溢出


  • 使用异或操作
  • 0和任何数异或都是任何数本身
  • 异或满足交换律和结合律
  • 任何数异或自己都是0
#include <stdio.h>
int main()
{
     int a = 10;
     int b = 20;
     a = a^b;
     b = a^b;
     a = a^b
     printf("a = %d b = %d\n", a, b);
     return 0;
}     


求一个整数在内存中存储二进制1的个数


  • 方法一:十进制转二进制每次除二,余1则count++
  • 注意传过来的参数要转为unsigned int,否则负数统计会出现错误
int count_bit_one(unsigned int n)
{
  int count = 0;
  while (n)
  {
    if ((n % 2) == 1)
      count++;

    n = n / 2;
  }
  return count;
}
  • 方法二:
  • 使用移位操作符
  • 这里必须循环32次,还可以优化
#include <stdio.h>
int count_bit_one(int n)
{
  int i = 0;
  int count = 0;
  for (i = 0; i < 32; i++)
  {
    if (((n >> i) & 1) == 1)
    {
      count++;
    }
  }
  return count;
}
  • 方法三:
  • 使用&运算符
  • 很巧妙,很难想到🤣
 int count_bit_one(int n)
{
  int i = 0;
  int count = 0;
  while (n)
  {
    n = n & (n - 1);//每次去掉最低位的1
    count++;
  }
  return count;
}

下标引用操作符


下标引用操作符为[]


操作数:⼀个数组名+⼀个索引值(下标)

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


函数调用操作符为()

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。

#include <stdio.h>
void test1()
{
  printf("hehe\n");
}
void test2(const char* str)
{
  printf("%s\n", str);
}
int main()
{
  test1(); //这⾥的()就是作为函数调⽤操作符。 
  test2("hello bit.");//这⾥的()就是函数调⽤操作符。 
  return 0;
}



操作符的属性:优先级和结合性


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。


优先级


优先级指的是,如果⼀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⼀样的

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 。


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 / 2 。

运算符的优先级顺序很多,下⾯是运算符的优先级顺序(按照优先级从⾼到低排列)。




参考:运算符优先顺序


不用刻意去记,用多了就熟练了


表达式求值

有了操作符的优先级和结合性,就必然涉及到表达式求值,这里简单介绍一下表达式求值的规则。


整形提升


C语⾔中整型算术运算总是⾄少以缺省(默认)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:


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。


//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。


截断:


例如这里整型运算结果要放入一个字符型变量,截断就是把最低八位bit位保留,而其他bit位舍去,再放入字符型变量中。


如何进行整形提升呢?


  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


//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:
11111111
因为 一般情况下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

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

例如int和double类型变量运算,int类型要先转换为double类型才能运算,计算出来的结果也是double类型的。

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