C语言——运算符

4.1 基本概念

运算符：告诉程序执行特定的算术或逻辑操作的符号

表达式：利用运算符连接在一起的有意义、有结果的语句

• 表达式一定要有结果

4.1.1 分类

按功能化划分：

• 算术运算符
• 赋值运算符
• 关系运算符
• 逻辑运算符
• 位运算符

---

按照参与运算符的个数划分：

• 单目运算符

  如：i++

• 双目运算符

  如：a+b

• 三目运算符

  如：a>b ? 1 : 0;

4.1.2 优先级与结合性

不同优先级 的运算符，运算次序按照 优先级从高到低执行

相同优先级 的运算符，运算次序按结合性规定的方向执行

#include 

int main(){
    int a = 10;
    int b = 5;
    
    // 算术运算符的结合性和优先级
    // 结合性: 左结合性, 从左至右
    int c = 50;
    result = a + b + c; // 15 + c;  65;
    printf("%in", result);
    
    // 优先级: * / % 大于 + -
    result = a + b * c; // a + 250; 260;
    printf("%in", result);
}

单目运算符，赋值运算符，三目运算符为右结合性；
其余为左结合性（从左向右看）

x = 2;
x+=x+=x-=1; //=> x = 4

y = x&1 == x%2; //=> y = 1

 
a = b = c = 1;
++a||++b&&++c;
//a = 2,b = 1,c = 1;

优先级	运算符	名称或含义	使用形式	结合方向	说明
1	[]	数组下标	数组名[常量表达式]	左到右
	()	圆括号	(表达式)/函数名(形参表)
	.	成员选择(对象)	对象.成员名
	->	成员选择(指针)	对象指针->成员名
2	-	符号运算符	-表达式	右到左	单目运算符
	(类型)	强制类型转换	(数据类型)表达式
	++	自增运算符	++变量名/变量名++
	--	自减运算符	--变量名/变量名--
	*	取值运算符	*指针变量
	&	取地址运算符	&变量名
	!	逻辑非	!表达式
	~	按位取反	~表达式
	sizeof	长度运算符	sizeof(表达式)
3	/	除	表达式/表达式	左到右	双目运算符
	*	乘	表达式*表达式
	%	取余	表达式%表达式
4	+	加	表达式+表达式	左到右	双目运算符
	-	减	表达式-表达式
5	<<	左移	变量<<表达式	左到右	双目运算符
	>>	右移	变量>>表达式
6	>	大于	表达式>表达式	左到右	双目运算符
	>=	大于等于	表达式>=表达式
	<	小于	表达式<表达式
	<=	小于等于	表达式<=表达式
7	==	等于	表达式==表达式	左到右	双目运算符
	!=	不等于	表达式!=表达式
8	&	按位与	表达式&表达式	左到右	双目运算符
9	^	按位异或	表达式^表达式	左到右	双目运算符
10	|	按位或	表达式|表达式	左到右	双目运算符
11	&&	逻辑与	表达式&&表达式	左到右	双目运算符
12	||	逻辑或	表达式||表达式	左到右	双目运算符
13	?:	条件运算符	表达式1？表达式2：表达式3；	右到做	三目运算符
14	=	赋值运算符	变量=表达式	右到左
	/=	除后赋值	变量/=表达式
	*=	乘后赋值	变量*=表达式
	%=	取余后赋值	变量%=表达式
	+=	加后赋值	变量+=表达式
	-=	减后赋值	变量-=表达式
	<<=	左移后赋值	变量<<=表达式
	>>=	右移后赋值	变量>>=表达式
	&=	按位与后赋值	变量&=表达式
	^=	按位异或后赋值	变量^=表达式
	|=	按位或后赋值	变量|=表达式
15	,	逗号运算符	表达式,表达式,...	左到右

4.2 逗号运算符和括号运算符

#include 

int main(){
    int a = 10, b = 20, c;
    // ()优先级高于,和=, 先计算()中的内容
    // c = (11,21);
    // ()中是一个逗号表达式, 结果是最后一个表达式的值, 所以计算结果为21
    c = (a + 1,b + 1);
    printf("c = %dn", c); // 21
}

4.3 自增自减

• 前缀表达式：++x, --x；表示先自增再运算
• 后缀表达式：x++, x–；表示先运算再自增

#include 

int main(){
    int n = 1;
    // ++在后, 先参与表达式运算, 再自增
    // 表达式运算时为: 3 + 1;
    int res = 3 + n++;
    printf("res = %dn", res); // 4
    printf("n = %dn", n); // 2
}

#include 

int main(){
    int n = 1;
    // ++在前, 先自增, 再参与表达式运算
    // 表达式运算时为: 3 + 2;
    int res = 3 + ++n;
    printf("res = %dn", res); // 5
    printf("n = %dn", n); // 2
}

自增、自减运算只能用于单个变量，只要是标准类型的变量（整型、实型还是字符型变量），但不能用于表达式或常量

• 错误用法：++(a+b); 5++;

int i = 10;
int b = i++; // 不推荐
或者
int b = ++i; // 不推荐
或者
int a = 10;
int b = ++a + a++;  // 不推荐

int i = 10;
int b = i; // 推荐
i++;
或者;
i++;
int b = i; // 推荐
或者
int a = 10;
++a;
int b = a + a; // 推荐
a++;

4.4 sizeof

用于计算一个变量、或常量、数据类型占用的内存字节数

sizeof(常量 or 变量);

sizeof(10); //sizeof 10;

char c = 'a';
sizeof(c); //sizeof c;

sizeof(数据类型);

sizeof(float);

sizeof是一个运算符，不是函数

• sizeof 运算符优先级为2

int a = 10;
double b = 3.14;
double res = sizeof(a+b);// sizeof a+b;

# sizeof 运算符优先级比+高，所以会先计算sizeof(a)，再利用结果和b相加
//res = 7.14

4.5 算数运算符

优先级	符号	含义	表达式	结合性
3	/	除	表达式/表达式	左到右	双目运算符
	*	乘	表达式*表达式
	%	取余	表达式%表达式
4	+	加	表达式+表达式	左到右	双目运算符
	-	减	表达式-表达式

• 如果参与运算的两个操作数都是整数，那么结果也是整数

• 如果参与运算的两个操作数有一个是浮点数，那么结果一定是浮点数

  #include 
  int main(){
      // 整数除以整数, 结果还是整数
      printf("%in", 10 / 3); // 3
  
      // 参与运算的任何一个数是小数, 结果就是小数
      printf("%fn", 10 / 3.0); // 3.333333
  }
  

• 取余运算符，参与运算的两个操作数必须是整数，不能包含浮点数

  取余运算结果的符号与被除数有关

  #include 
  int main(){
      // 被除数是正数结果就是正数,被除数是负数结果就是负数
      result = 10 % 3;
      printf("%in", result); // 1
      result = -10 % 3;
      printf("%in", result); // -1
      result = 10 % -3;
      printf("%in", result); // 1
  }
  

• 取余运算符，被除数为0，结果为0

• 除法/取余运算，除数为0，没有意义

4.6 关系运算符

非零值都是 true ，只有零才是 false

关系运算符的运算结果只有两种：

• 条件成立，结果为 true
• 条件不成立，结果为 false

4.6.1 优先级与结合性

# include

int main(){
    //== 优先级小于 > ，所以先计算 > 
    int result = 10 == 5 > 3;//10 == 1 -> true
    printf("%dn",result);
}

# include

int main(){
    // == 和 != 优先级一样，所以按照结合性
    int res = 10 == 5 != 3;// 10 == true -> true
    printf("%dn",res);
}

无论是 float 还是 double 都有精度问题, 所以一定要避免利用 == 判断浮点数是否相等

4.7 位运算符

程序中所有数据都是以二进制形式存储，位运算符就是直接对整数在内存中的二进制操作

符号	名称	运算结果
&	按位与	同1为1，有0则0
|	按位或	同0位0，有1为1
^	按位异或	同0异1
~	按位取反	0变1，1变0
<	按位左移	乘以2的n次方
>>n	按位右移	除以2的n次方

4.7.1 按位与

9&5 = 1

    1001
  & 0101
    ----
    0001

a. 判断奇偶

任何数和1进行&操作,得到这个数的最低位

	1000
   &0001
    ----
    0000  // 结果为0, 代表是偶数

	1011
   &0001
    ----
    0001 // 结果为1, 代表是奇数

4.7.2 按位或

9|5 = 13

    1001
  | 0101
    ----
    1101

a. 权限设置

enum Unix {
    S_IRUSR = 256,// 100000000 用户可读
    S_IWUSR = 128,//  10000000 用户可写
    S_IXUSR = 64,//    1000000 用户可执行
    S_IRGRP = 32,//     100000 组可读
    S_IWGRP = 16,//      10000 组可写
    S_IXGRP = 8,//        1000 组可执行
    S_IROTH = 4,//         100 其它可读
    S_IWOTH = 2,//          10 其它可写
    S_IXOTH = 1 //           1 其它可执行
};
// 假设设置用户权限为可读可写
printf("%dn", S_IRUSR | S_IWUSR); // 384 // 110000000

4.7.3 按位异或

相同整数异或为0，如 5^5=0

多个整数相异或的结果跟顺序无关，如 5^6^7 == 5^7^6

• 同一数异或另外一个数两次，结果还是那个数，如 5^7^7=5

9^5 = 12

    1001
  ^ 0101
    ----
    1100

a. 交换两个数的值

a = a^b;
b = b^a; // b = b^a^a = a;
a = b^a; // a = b^a^b = a^a^b = b;

4.7.4 按位取反

~9 = -10

原码    0000 1001
补码    1111 0110

转为十进制    0000 1001+1 = 0000 1010 = -10

4.7.5 按位左移

2<

高位舍弃，低位补0，高位丢弃，但符号位也会丢弃，造成正负性改变

2<<1; //相当于 2 *= 2 // 4
  0010
<<0100

2<<2; //相当于 2 *= 2^2; // 8
  0010
<<1000

4.7.6 按位右移

2>>n ：相当于除以2的n次方

正数时，符号位为0，最高位补0

负数时，符号位为1，最高位是补0 或 是补1取决于编译系统

4.8 逻辑运算符

优先级	符号	名称	符号	结合性
2	!	逻辑非	!表达式	右结合性	单目运算符
11	&&	逻辑与	表达式&&表达式	左到右	双目运算符
12	||	逻辑或	表达式||表达式	左到右	双目运算符

4.8.1 逻辑非

! 条件A;

运算结果：

• !true = false;
• !false = true;

4.8.2 逻辑与

条件A && 条件B;

判断过程

• 条件A为真，则接着判断条件B，也真，则表达式为 true
• 条件A为假，则不执行B，则表达式为 false

4.8.3 逻辑或

条件A || 条件B;

判断过程

• 条件A为假，且条件B为假，则表达式为 false
• 条件A为假，条件B为真，则表达式为 true
• 条件A为真，则不会执行条件B，则表达式为 false