C语言操作符详解
本文摘要:文章系统介绍了C语言中的操作符分类(算术、移位、位、赋值等)、整数存储方式(原码/反码/补码)及其转换规则,重点讲解了移位操作符的运算规则和位操作符的应用实例。同时阐述了结构体成员访问方式(直接/间接)、逗号表达式特性,以及类型转换机制(整型提升和算术转换)。通过具体代码示例(如交换变量、统计二进制1的个数等)演示了相关概念的实际应用,最后指出操作符优先级问题可通过括号解决。全文全面覆盖
1,操作符的分类
- 算数操作符:+,-,*,/,%
- 移位操作符:<< >>
- 位操作符:& | ^
- 赋值操作符:=,+=,-=,*=,/=,%=,<<=,>>=,&=,|=,^=
- 单目操作符:>,>=,<,<=,==,!=
- 逻辑操作符:&&,||
- 条件操作符:?:
- 逗号表达式:,
- 下标引用:[ ]
- 函数调用:()
- 结构体成员访问:. ,->
2,原码,反码,补码
原,反,补是整数的2进制表示方法
有符号整数的三种表⽰⽅法均有符号位和数值位两部分,2进制序列中,最⾼位的1位是被当做符号 位,剩余的都是数值位。0是正,1表示负

正数和无符号数的原,反,补都一样
负数三种各不相同
原码:直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。
反码:将原码的符号位不变,其他位依次按位取反就可以得到反码。
补码:反码+1就得到补码。
补码得到原码也是可以使⽤:取反,+1的操作。
对于整形来说:数据在内存中存储的是补码
在计算机系统中,数值⼀律⽤补码来表⽰和存储。原因在于,使⽤补码,可以将符号位和数值域统⼀处理;同时,加法和减法也可以统⼀处理(CPU只有加法器)此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。
3,移位操作符
<<左移操作符
>>右移操作符
移位操作符只能是整数
3.1 左移
移位规则:左边抛弃、右边补0
例如10 == 1010

10 << 1 等于20相当于扩大10倍(符号位没有丢掉)
3.2 右移
分为两种
- 逻辑右移:左边用0填充,右边丢弃
- 算数右移: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,这是未定义的
逻辑右移和算数右移每个编译器还不一样,vs2022是算数右移
4,位操作符
- & 按位与——全1为1,其余为0
- | 按位或——有1为1,其余为0
- ^ 按位异或——不同为1,相同为0
- ~ 按位取反——0变1,1变0
位操作符的操作数是整数
不能创建临时变量(第三个变量),实现两个整数的交换。
int a = 10;
int b = 20;
a = a ^ b;
b = a ^ b;//a ^ b ^ b == a等同于b = a
a = a ^ b;//a ^ a ^ b == b等同于a = b
例子1:编写代码实现:求⼀个整数存储在内存中的⼆进制中1的个数
//方法1
int main()
{
int num = 10;
int count = 0;//计数
while (num)
{
if (num % 2 == 1)
count++;
num = num / 2;
}
printf("二进制中1的个数= %d\n", count);
return 0;
}
//方法2
int main()
{
int num = -1;
int i = 0;
int count = 0;//计数
for (i = 0; i < 32; i++)
{
if (num & (1 << i))
count++;
}
printf("⼆进制中1的个数= % d\n", count);
return 0;
}
//方法3
int main()
{
int num = -1;
int count = 0;//计数
while (num)
{
count++;
num = num & (num - 1);
//11111111111111111111111111111111 &
//11111111111111111111111111111110
//= 11111111111111111111111111111110相当于左移一位
}
printf("二进制中1的个数= % d\n", count);
return 0;
}
例子2:编写代码将13⼆进制序列的第5位修改为1,然后再改回0
//13的2进制序列:00000000000000000000000000001101
//将第5位置为1后:00000000000000000000000000011101
//将第5位再置为0:00000000000000000000000000001101
int main()
{
int a = 13;
a = a | (1 << 4);
printf("a = %d\n", a);
a = a & ~(1 << 4);
printf("a = %d\n", a);
return 0;
}
5,逗号表达式
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。
nt a = 1;
int b = 2;
int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//c = 13
6,结构体访问操作符
6.1 结构体成员的直接访问
结构体成员的直接访问是通过点操作符(.)访问的
struct Point
{
int x;
int y;
}p = {1,2};
int main()
{
printf("x: %d y: %d\n", p.x, p.y);//x:1 y:2
return 0;
}
使⽤⽅式:结构体变量.成员名
6.2 结构体成员的间接访问
有时候我们得到的不是⼀个结构体变量,⽽是得到了⼀个指向结构体的指针
struct Point
{
int x;
int y;
};
int main()
{
struct Point p = { 3, 4 };
struct Point* ptr = &p;
ptr->x = 10;
ptr->y = 20;
printf("x = %d y = %d\n", ptr->x, ptr->y);
return 0;
}
使⽤⽅式:结构体指针->成员名
7,操作符优先级
一般不需要记如果算不对就用()括起来就行了,同级别的从左往右依次计算
8,整形提升,算数转换
8.1 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。小于4字节的按4字节计算
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。
如何进⾏整体提升呢?
- 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
- ⽆符号整数提升,⾼位补0
8.2 算数转换(类型转换)
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。
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