操作符详解
⽬录
1. 操作符的分类
2. ⼆进制和进制转换
3. 原码、反码、补码
4. 移位操作符
5. 位操作符：&、|、^、~
6. 单⽬操作符
7. 逗号表达式
8. 下标访问[]、函数调⽤()
9. 结构成员访问操作符
10. 操作符的属性：优先级、结合性
11. 表达式求值
正文开始：
1. 操作符的分类
算术操作符： + 、- 、* 、/ 、%
• 移位操作符: << >>
• 位操作符: & | ^ `
• 赋值操作符: = 、+= 、 -= 、 *= 、 /= 、%= 、<<= 、>>= 、&= 、|= 、^=
• 单⽬操作符： ！、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof、(类型)
• 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： ()
• 结构成员访问： . 、->
2. ⼆进制和进制转换
首先我们在生活中常用的十进制，以及计算机常用的二二进制，八进制，十六进制都是数值的表达形式而已
我们重点介绍⼀下⼆进制：⾸先我们还是得从10进制讲起，其实10进制是我们⽣活中经常使⽤的，我们已经形成了很多尝试：
• 10进制中满10进1
• 10进制的数字每⼀位都是0~9的数字组成其实⼆进制也是⼀样的
• 2进制中满2进1
• 2进制的数字每⼀位都是0~1的数字组成那么 1101 就是⼆进制的数字了。
2.1 2进制转10进制
10进制的123表⽰的值是⼀百⼆⼗三，为什么是这个值呢？其实10进制的每⼀位是权重的，10进制的数字从右向左是个位、⼗位、百位....，分别每⼀位的权重是 10 , 10 , 10 ... 0 1 2
2进制和10进制是类似的，只不过2进制的每⼀位的权重，从右向左是: 2 , 2 , 2 ... 0 1 2如果是2进制的1101，该怎么理解呢？
2.1.1 10进制转2进制数字
2.2 2进制转8进制和16进制
2.2.1 2进制转8进制
8进制的数字每⼀位是0~7的，0~7的数字，各⾃写成2进制，最多有3个2进制位就⾜够了
2.2.2 2进制转16进制
16进制的数字每⼀位是0~9,a ~f 的，0~9,a ~f的数字，各⾃写成2进制，最多有4个2进制位就⾜够了
3. 原码、反码、补码
整数的二进制有三种：原码，反码，补码
有符号整数包括符号位和数值位两种，在二进制序列中最高位为符号位，剩余的都是数值位
符号位用0表示正，用1表示负
正数的原码，反码，补码都相同
而负数各不相同
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。
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。
那这是为什么呢？
我们举一个例子：
//1-1
//1+（-1）
//00000000000000000000000000000001
//10000000000000000000000000000001
//00000000000000000000000000000010
1+（-1）
//00000000000000000000000000000001
//11111111111111111111111111111111
//00000000000000000000000000000000为什么呢？
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。
4. 移位操作符
<< 左移操作符
>> 右移操作符
注：移位操作符的操作数只能是整数。
4.1 左移操作符
移位规则：左边抛弃、右边补0
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
int n = 10;
int m = n << 1;
printf("%d\n", n);
printf("%d\n", m);
return 0;
} 
4.2 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
5. 位操作符：&、|、^、~
& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
~ 按位取反
按位与&：有0则为0；两个1才为1
按位或：有1为1，两个0才为0
按位异或^：相同为0，相异为1
按位取反:全反
#include
int main()
{
int num1 = -3;
int num2 = 5;
printf("%d\n", num1 & num2);
printf("%d\n", num1 | num2);
printf("%d\n", num1 ^ num2);
printf("%d\n", ~0);
return 0;
} 应用：
不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换
首先我们要知道一个拓展知识：
a ^ a = 0
a ^ 0 = a
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
int a = 5;
int b = 10;
a = a ^ b;
b = b ^ a;//这里相当于b = b^b^a = a
a = a ^ b;//这里相当于a = a^a^b = b
printf("%d\n", a);
printf("%d\n", b);
return 0;
} 
练习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。
第一种解法：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
unsigned int n = 0;
scanf("%d", &n);
int count = 0;
while (n)
{
if (n % 2 == 1)
count++;
n /= 2;
}
printf("%d\n", count);
return 0;
}
第二种解法：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
int n = 0;
//000000000
//00000000000000000001101 n
//00000000000000000000001 1
//n = n>>1
scanf("%d\n", n);
int count = 0;
for (int i = 0;i < 32;i++)
{
if ((n >> i) & 1 == 1)
{
count++;
}
}
printf("%d\n", count);
return 0;
} 第三种（算法）：
n = n&(n-1)
n = 15 1111
n-1 = 14 1110
n 1110
n-1 1101
n 1100
n-1 1011
n 1000
n-1 0111
n 0000
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
int n = 0;
scanf("%d", n);
int count = 0;
while (n)
{
n = n & (n - 1);
count++;
}
printf("%d\n", count);
return 0;
}
练习2：⼆进制位置0或者置1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
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
int n = 13;
n |= (1 << 4);//把第五位改成一
printf("%d\n", n);
//把第五位改为0
n &=(~(1 << 4));
printf("%d\n", n);
return 0;
}
6. 单⽬操作符
单⽬操作符有这些：！、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof、(类型).
7. 逗号表达式
1 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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式
printf("%d\n", c);
return 0;
} 
8. 下标访问[]、函数调⽤()
8.1 [ ] 下标引⽤操作符
8.2 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。
9. 结构成员访问操作符
9.1 结构体
struct student
{
char name[20];
int age;
int high;
float weight;
char id[6];
}s4,s5,s6;
//s4,s5,s6是结构体变量（全局的）
int main()
{
stuct student s1 = { "张三"，20,180,75,1651684 };//初始化
stuct student s2= { .age = 20, .name = "lisi" };//指定顺序初始化
printf（“%s %d %d %d %s”,s1.name,s1.age,s1.high,s1.weight,s1.id);
stuct student s3;
//s1,s2,s3是局部的结构体变量
}
struct Point
{
int x;
int y;
}p1;
struct Node
{
int data;
struct Point p;
struct Node* next;
}n1 = {10, {4,5}, NULL};
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};
printf("%d\n",n2.p1.x);使⽤⽅式：结构体变量.成员名.
9.2.2 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。如下所⽰：
使⽤⽅式：结构体指针->成员名
10. 操作符的属性：优先级、结合性
10.1 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。
10.2 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（ = ）。
11. 表达式求值
11.1 整型提升
C语⾔中整型算术运算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。
int main()
{
char a = 3;//char-signed char
//00000000000000000000000000000011
//00000011=a
char b = 127;
//00000000000000000000000001111111
//01111111-b
char c = a+b;
//00000000000000000000000000000011
//00000000000000000000000001111111
//00000000000000000000000010000010
//10000010-c
//%d-以十进制打印有符号的整数
//11111111111111111111111110000010//补码
//10000000000000000000000001111101
//10000000000000000000000001111110-原码
printf("%d\n",c);//-126
}如何进⾏整体提升呢？
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-purpose 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
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。
11.2 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
11.3 问题表达式解析
11.3.1 表达式1
表达式1在计算的时候，由于 * ⽐ + 的优先级⾼，只能保证， * 的计算是⽐ + 早，但是优先级并不能决定第三个 * ⽐第⼀个 + 早执⾏。
11.3.2 表达式2
同上，操作符的优先级只能决定⾃减 -- 的运算在 + 的运算的前⾯，但是我们并没有办法得知， + 操作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后求值，所以结果是不可预测的，是有歧义的。
11.3.2 表达式3
表达式3在不同编译器中测试结果：⾮法表达式程序的结果
11.3.2 表达式4
虽然在⼤多数的编译器上求得结果都是相同的。但是上述代码 answer = fun() - fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知：先算乘法，再算减法。函数的调⽤先后顺序⽆法通过操作符的优先级确定。
11.3.2 表达式5
这段代码中的第⼀个 + 在执⾏的时候，第三个++是否执⾏，这个是不确定的，因为依靠操作符的优先级和结合性是⽆法决定第⼀个 + 和第三个前置 ++ 的先后顺序。
完！！！