如何深入掌握C语言操作符及表达式求值（详解）

目录

前言

操作符

算术操作符

移位操作符

左移操作符移位规则

​ 右移操作符移位规则

大小的变化

位操作符

一道有意思的例题

异或（^）的特点 

赋值操作符

复合赋值符 

 单目操作符

对于sizeof操作符

对于++/--操作符

关系操作符

逻辑操作符

条件操作符

逗号表达式

下标引用、函数调用和结构成员

[ ] 下标引用操作符 操作数

( ) 函数调用操作符

.访问一个结构的成员

表达式求值

隐式类型转换

整型提升

两个例子

算术转换

操作符的属性

C语言运算符优先级

前言

本文章主要讲解点：

1. ​​​​​​​各种操作符的介绍  
2. 表达式求值

操作符

分类：

• 算术操作符
• 移位操作符
• 位操作符
• 赋值操作符
• 单目操作符
• 关系操作符
• 逻辑操作符
• 条件操作符
• 逗号表达式 
• 下标引用、函数调用和结构成员

注意： 其中移位操作符和位操作符都是对数据在内存中储存的二进制序列进行操作

算术操作符

     +     -     *（乘法）     /（除法）     %(取余)

1. 除了 % 操作符之外，其他的几个操作符可以作用于整数和浮点数

2. 对于 / 操作符如果两个操作数都为整数，执行整数除法（相当于取余返回整数值）

而只要有浮点数执行的就是浮点数除法

3. % 操作符的两个操作数必须为整数返回的是整除之后的余数

移位操作符

>> 右移操作符 << 左移操作符

左移操作符移位规则

左边抛弃、右边补0

 右移操作符移位规则

 首先右移运算分两种：

1. 逻辑移位 左边用0填充，右边丢弃

2. 算术移位 左边用原该值的符号位填充，右边丢弃

 注意 ： 对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的

int num = 10;
num>>-1;//error

大小的变化

左移：每左移一位，相当于乘2 右移：每右移一位，相当于除2

位操作符

&  //按位与    （两数二进制位都为1 —>1） |  //按位或     （两数二进制位有一个为1 —>1） ^  //按位异或 （两数二进制位不同为1，相同为0）

注：他们的操作数必须是整数

一道有意思的例题

不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换

#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;
}

异或（^）的特点 

1.两数相同，异或为0 2.0与任何数异或，还是这个数 3.(从上面来看可以说)一个数异或另一个数两次还是原数

赋值操作符

复合赋值符

赋值操作符可以与其他操作符连用，形成复合赋值符

• +=  
• -=
• *=  
• /= 
• %= 
• >>=  
• <<= 
• &= 
• |=  
• ^=
• 使用举例

int x = 10;
x = x+10;
x += 10;//复合赋值
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁

 单目操作符

• !           逻辑反操作
• -           负值
• +           正值
• &           取地址
• sizeof      操作数的类型长度（以字节为单位）
• ~           对一个数的二进制按位取反
• --          前置、后置--
• ++          前置、后置++
• *           间接访问操作符(解引用操作符)
• (类型)       强制类型转换

单目操作符即只有一个操作元素 多少目即操作符需要带上多少个数据

对于sizeof操作符

求变量（类型）所占空间的大小

 printf("%d\n", sizeof(a));
 printf("%d\n", sizeof(int));
 printf("%d\n", sizeof a);//这样写行不行？  可以
 printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行？ 不可以

与数组结合时： 
int arr[3] = {1,2,3} 
sizeof(arr) 结果为12（arr表示整个数组） 
sizeof(arr+0)//或者sizeof（arr[0]） 结果为4（表示首元素地址）

注：sizeof不是函数，是关键字是，是操作符

对于++/--操作符

//++和--运算符
//前置++和--
 //前置++和--：
 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 int a = 10;
 int x = ++a;
 //先对a进行自增，然后对使用a，也就是表达式的值是a自增之后的值。x为11。
 int y = --a;
 //先对a进行自减，然后对使用a，也就是表达式的值是a自减之后的值。y为10;
 return 0;
 }

 //后置++和--
 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 int a = 10;
 int x = a++;
 //先对a先使用，再增加，这样x的值是10；之后a变成11；
 int y = a--;
 //先对a先使用，再自减，这样y的值是11；之后a变成10；
 return 0;
 }

关系操作符

• >
• >=
• <
• <=
• !=       用于测试“不相等”
• ==      用于测试“相等”

注意： 在编程的过程中== 和=非常容易混淆写错，而造成错误

逻辑操作符

• &&     逻辑与
• ||        逻辑或

区分逻辑与和按位与       区分逻辑或和按位或

1&2----->0
1&&2---->1
1|2----->3
1||2---->1

条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3

这是一个三目操作符 当exp1的值为真时，执行exp2表达式，反之，执行exp3表达式

求a，b中最大值
int max = a>b ? a : b;

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

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（经常与数组一起使用）

 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，剩余的操作数就是传递给函数的参数

int main()
 {
 test1();            //实用（）作为函数调用操作符
 test2("hello ");   //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

表达式求值顺序一部分是由操作符的优先级和结合性决定

有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换类型

隐式类型转换

• 概念

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

• 意义

表达式的整型运算要在CPU的相应运算器件内执行 CPU内整型运算器操作数字节长度一般就是int字节长度，也是CPU的通用寄存器的长度  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相关指令） 所以表达式中长度可能小于int长度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int才能执行运算

• 例如

//实例1
char a,b,c;
...
a = b + c;

注：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

整型提升

• 负数（有符号数）

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（有符号数）

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

• 无符号数:高位补0

两个例子

//实例1
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;
}     //输出的结果：c

解释：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 a==0xb6 , b==0xb600 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

//实例2
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;对于sizeof(c) ,就是1个字节

算术转换

如果操作符的各个操作数是不同的类型，那么需要其中一个操作数的转换为另一个操作数的类 型，才能进行操作

寻常算术转换体系
long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

低（在上面的列表排名低）类型应首先转为另一个操作数的类型

注：如果是高转低的话，则会有存在问题（精度缺失）

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

注：两个相邻的操作符先执行优先级高的；如果优先级相同，取决于结合性

C语言运算符优先级

注：简单来说就是：！ > 算术运算符 > 关系运算符 > && > || > 赋值运算符