初始C语言——详细讲解操作符以及操作符的易错点

在上一章内，小编带领大家详细地学习了有关数组的相关内容，学习了一维数组和二维数组的创建与初始化，一维数组和二维数组在内存中如何存储，数组越界，数组作为函数参数怎么办？

而在这一章内，小编将要带领大家进行学习操作符的内容，大家从目录也不难看出这章内容也是很多，已经囊括了所有操作符，希望大家也能有耐心地将这一章看完。

一、操作符分类

为什么要学习操作符？是为了进行表达式求值。在学习操作符之前，先跟着小编进行学习操作符的分类吧！

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：exp1？exp2：exp3

逗号表达式：exp1，exp2，exp3，……expN

下标引用、函数调用和结构成员：[ ]、（）、.、->

二、算术操作符（两个操作数）

在这一部分，小编认为没什么可以讲的，但是这篇博客是详细讲解操作符，所以还是要讲解一下易错点吧！算术操作符，顾名思义就是数学上的一些运算：+、-、*、/、%。+、-、*这三个运算符没有什么可以讲的，接下来，小编重点讲解：/、%。

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。

对于 / 操作符，如果两个操作数都为整数，执行整数除法。而两个数中只要有浮点数执行的就是浮点数除法。

% 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。

三、移位操作符（两个操作数）

小编在讲之前先提一嘴，移位操作符移动的是二进制的位。在这里，我们先来讲一下C语言的二进制。

对于一个整数来说是四个字节，也就是==32bit位。一个整数写成二进制序列的时候，就是32个bit位。下面看图理解：

1）对于有符号的整数来说，最高位的一位是符号位：符号位是1，表示负数；符号位是0，表示正数。

2）对于无符号整数来说，没有符号位，所有位都是有效位。

整数的二进制表示形式有三种：原码、反码、补码。

原码：按照数值的正负，直接写出的二进制序列就是原码。

反码：原码的符号位不变，其他位按位取反。

补码：反码的二进制 +1 就是补码。

从例子中，我们可以看出对于正的整数原码，反码，补码是相同的，无需计算；对于负的整数原码，反码，补码是需要进行计算的。

整数在内存中存放的都是补码，整数在计算的时候也是用二进制进行计算。

3.1 左移操作符 <<

移位规则：左边抛弃，右边补0。

在常规的数字里面是不会出现特殊情况的，一般地，在效果上，左移一位相当于乘2。对于正数来说，还是对于负数来说，其实都一样，只是在一些特别大的数是不一样的，基本都遵循：丢弃符号位，不管左边高位是什么，后面补的数字成为符号位。

下面举个例子：

3.2 右移操作符 >>

小编先说一句：右移操作符比较难。首先右移运算分为两种：1.逻辑右移；2.算术右移。这两种主要的区别是：关键看左边补什么。

移位规则：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。

同样地，在常规的数字里面是不会出现特殊情况的，一般地，在效果上，右移一位相当于除以2。对于正数来说，遵循：丢弃右边一位，左边直接补0。而对于负数来说，有两种情况，所以一般请先了解你所使用的编译器是哪种右移运算，方法在下面。遵循：如果是算术右移：左边用原改制的符号位填充；如果是逻辑右移：左边补0。

下面举个例子：

对于正整数来说，这两种右移操作都一样；而对于负整数来说，这两种右移操作不太一样，所以要重点来看负整数。我们可以根据这个差异，编写一个代码看你们所使用的编译器支持哪种右移操作。vs用的是算术右移，大部分编译器用的都是算术右移。下面看代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = -10 >> 1;
	if (a < 0)
		printf("该编译器用的是算术右移!n");
	else
		printf("该编译器用的是逻辑右移!n");
	return 0;
}

3.3 警告

对于移位操作符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。看下图：

四、位操作符（两个操作数）

在初学C语言时，老师应该是不会讲这一部分的，起码我们老师没有讲，但这一部分是非常重要的，他在二进制的一些题目中有大作用。但大家不要将位操作符与逻辑操作符搞混！下面，就由小编我来带领大家进行分开学习吧！

4.1 按位与 &

运算规则：同时为1，才为1；一旦有0，则为0。

我们记住这个运算规则后进行计算即可，下面进行代码讲解：

int main()
{
	int a = 7;
	int b = -10;
	int c = a & b;//按二进制的位与
	//00000000 00000000 00000000 00000111 ----- 7的补码
	//10000000 00000000 00000000 00001010
	//11111111 11111111 11111111 11110101
    //*************************************
	//*11111111 11111111 11111111 11110110*----- -10的补码
	//*00000000 00000000 00000000 00000111*----- 7的补码
    //*************************************
	//同1为1，有0则0
	//00000000 00000000 00000000 00000110 ----- 6
	printf("%d", c);
	return 0;
}

按位与的具体应用：

如果我想得到某个数的二进制补码上某一位到底是1还是0，我们可以使用按位与运算进行得到。为什么呢？

基本思路是：因为按位与的运算规则是：同1为1，有0则0。假如你想要求某个数的二进制补码上最后一位的数，你只需按位与上1(2^0)，则可以得出某个数的二进制补码上最后一位的数是什么，如果按位与上1等于1的话，最后一个数是1，如果是0，则最后一个数是0。同理，如果你想要求某个数的二进制补码上倒数第二位的数，你只需按位与上2(2^1)。

题目一：求某个数的二进制补码上某一位的数是什么？

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方法：由上面的基本思路可以总结出一个公式：如果你想要求某个数的二进制补码上倒数第N位的数，你只需要用某个数按位与上2的(N-1)次方(2^(N-1))即可。

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代码：
int main()
{
	int num = 10;
	//如果想要求10的二进制补码中最后一位数
	int ans = num & 1;
	printf("ans = %dn", ans);
	return 0;
}

题目二： 求出某一个数的二进制补码的最后一个为1的位置的数。

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方法：

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代码：
 int onlyone = eor & (~eor + 1);

4.2 按位或 |

运算规则：同时为0，才为0；一旦有1，则为1。

这种运算是不需要进行讲解的，只要记住运算规则就会做运算，下面进行代码讲解：

int main()
{
	int a = 7;
	int b = -10;
	int c = a | b;//按二进制的位或
	//00000000 00000000 00000000 00000111 ----- 7的补码
	//10000000 00000000 00000000 00001010
	//11111111 11111111 11111111 11110101
	//*************************************
	//*11111111 11111111 11111111 11110110*----- -10的补码
	//*00000000 00000000 00000000 00000111*----- 7的补码
	//*************************************
	//同0为0，有1则1
	// 11111111 11111111 11111111 11110111 补码
	// 11111111 11111111 11111111 11110110 反码
	// 10000000 00000000 00000000 00001001 原码 --- -9
	printf("%d", c);
	return 0;
}

4.3 按位异或 ^

运算规则：相同为0，不同为1。在这里提两个式子要记住：a ^ a = 0;a ^ 0 = a。

性质：按位运算遵循交换律和结合律。

虽然，按位异或的运算规则比较简单，但是以后还要学习一个按位同或的运算规则：相同为1，不同为0。所以，这两种运算容易搞混。

那怎么记按位异或呢？按位异或——就是无进制相加。怎么理解无进制相加呢？看下图：

int main()
{
	int a = 7;
	int b = -10;
	int c = a ^ b;//按二进制的位异或
	//00000000 00000000 00000000 00000111 ----- 7的补码
	//10000000 00000000 00000000 00001010
	//11111111 11111111 11111111 11110101
	//*************************************
	//*11111111 11111111 11111111 11110110*----- -10的补码
	//*00000000 00000000 00000000 00000111*----- 7的补码
	//*************************************
	//相同为0，不同为1
	// 11111111 11111111 11111111 11110001 补码
	// 11111111 11111111 11111111 11110000 反码
	// 10000000 00000000 00000000 00001111 原码 --- -15
	printf("%d", c);
	return 0;
}

按位异或的具体应用：

一道很变态的面试题：

题目一：不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换。

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方法1：先将a，b两个数进行相加赋给a，然后用a减去b赋给b，这样b中存的就是a，然后再用a减去b（b的值此时是a）赋给a，则a的值就是b的值了。

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代码：
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 90;
	printf("交换前：a = %d, b = %dn", a, b);
	//方法一：
	a = a + b;
	b = a - b;
	a = a - b;
	printf("交换后：a = %d, b = %dn", a, b);
	return 0;
}
缺陷：如果变量的值非常大的话，就会出现数据截断。

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方法2：用按位异或，根据a ^ a = 0，a ^ 0 = a，就可以得出。在这个过程中不会产生进位，则数据不会溢出。

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代码：
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 90;
	printf("交换前：a = %d, b = %dn", a, b);
	//方法二：
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;
	a = a ^ b;
	printf("交换后：a = %d, b = %dn", a, b);
	return 0;
}
缺陷：这个代码可读性不高，效率也不高。

题目二： 给定一个数字arr，其中只有两个数字出现了奇数次，其它数字都出现了偶数次，按照从小到大顺序输出这两个数。

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方法：先将这些数全部异或一下，可以得到出现奇数次的两个数的异或结果赋给eor，说明这两个数一定不相等，而且eor的二进制中一定有一个位置是1，求出此位置为1的数（看4.1 按位与的具体应用），然后将数组里的数分成两个部分，一个部分是此位置为1的数，另一部分是此位置为0的数。那么这两个数就分开了，随便挑一组数据进行异或就可以求出一个数，再用eor异或就求出了另一个数。

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代码：
#include <stdio.h>
int main() 
{
    int n = 0;
    int eor = 0, eor1 = 0;
    int temp = 0, ans = 0;
    scanf("%d", &n);
    int arr[100000];
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        scanf("%d", &arr[i]);
    }
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        eor ^= arr[i];
    }
    int onlyone = eor & (~eor + 1);
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        if((onlyone & arr[i]) != 0)
            eor1 ^= arr[i];
    }
    ans = eor ^ eor1;
    if(eor1 > ans)
    {
        temp = eor1;
        eor1 = ans;
        ans = temp;
    }
    printf("%d %dn", eor1, ans);
    return 0;
}

4.4 有关二进制位的练习

题目：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。

五、赋值操作符

赋值操作符是一个很棒的操作符，如果之前的值你不满意，使用这个操作符你可以给自己重新赋值。

举个例子：

int weight = 120;//体重
weight = 80;//不满意就赋值
double salary = 100000.0;
salary = 200000.0; //使用赋值操作符赋值

赋值操作符可以连续使用，不过要从右向左依次执行。
	int a = 10;
	int x = 0;
	int y = 20;
	a = x = y + 1; //连续赋值，可读性不高
	//改进
	x = y + 1;
	a = x;//这样写更加清晰爽朗而且便于调试

复合赋值符

+=
-=
*=
/=
%=
>>=
<<=
&=
|=
^=
这些运算符都可以写成复合的效果，使代码更加整洁。

举个例子：

	int x = 10;
	x = x + 10;
	x += 10; //这样写比较整洁

六、单目操作符（一个操作数）

6.1 单目操作符介绍

6.2 逻辑反操作符！

运算规则：将真的变成假的，将假的变成真的。

下面看使用场景：

int main()
{
    int a = 0;
    if(!a)
        printf("hehen");
    return 0;
}

6.3 取地址操作符 & 和解引用操作符 *

取地址操作符是将一个变量的地址取出来存放在p中，解引用操作符是通过p所存放的地址找到p所指向的对象。

6.4 计算操作数的类型长度 sizeof

int main()
{
	int a = 10;
	printf("%dn", sizeof(a));
    printf("%dn", sizeof a); //这种写法是正确的，证明了sizeof不是函数，函数后的括号省略不了
	printf("%dn", sizeof(int));
	return 0;
}

由上图代码可知，sizeof既能计算变量的长度，也能计算类型长度。此代码运行后，为什么会出现下图情况：

因为sizeof计算的结果是size_t类型的，size_t是无符号整形的，对size_t类型的数据进行打印，可以使用%zd。在一些古老的编译器是不支持%zd的，也可以使用%u。

6.5 ++ 和 -- 操作符

运算规则：前置++（--）：先+（-）1，后使用；后置++（--）：先使用，后+（-）1。

七、关系操作符（两个操作符）

这些操作符比较简单，没有什么可以讲的，但是我们要注意一些运算符使用时候的陷阱。

警告：在编程的过程中 == 和 = 不小心写错，导致的错误。

八、逻辑操作符（两个操作符）

8.1 逻辑与操作符 &&

运算规则：逻辑与就是并且，全真为真，有假即假。

区分逻辑与和按位与

1 & 2  -------->0
1 && 2 -------->1

8.2 逻辑或操作符 ||

运算规则：逻辑或就是或者，全假为假，有真即真。

区分逻辑或和按位或

1 | 2 -------->3
1 || 2 ------->1

8.3 逻辑短路

运算规则：&& 左边操作数如果为假，右边的运算式可以不算；|| 右边操作数如果为真，右边的运算式可以不算。

学到这个操作符后，我突然想到了我同学问我的一道题目：

我刚看到这个题是有疑惑的，因为b和c选项感觉都是错的，其实并不是。因为c选项是涉及一些知识点是我不知道的，因为有逻辑短路，在C语言中，我们进行运算的时候，我们需要进行优化代码，不让这个程序进行超负荷的运算。在程序中，因为，a||(b = c)是这个逻辑运算，为什么会有逻辑短路呢？为了减少程序的计算量，在进行这个逻辑运算的时候，C语言采用了在保持原逻辑运算正确的同时，通过已确定表达式的确切值的情况下，不计算后面的运算来简化运算。

在或运算中，如果a为真，后面的值不管是什么，我们都不需要进行计算，因为程序的结果已经知道了，就应该进行逻辑短路，然后就不计算b = c,所以没有将c赋值给b, b还是等于原值。如果a为假，说明后面的结果可能会影响整个结果，所以就不能进行逻辑短路。

下面有一道笔试题：

题目：

int main()
{
	int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 4;
	i = a++ && ++b && d++;
	printf(" a = %dn b = %dn c = %dn d = %dn", a, b, c, d);
	return 0;
}

答案：

九、条件操作符（三目操作符）

我感觉这个操作符是用来简化代码的，具体看下面代码：

if (a > 5)
	b = 3;
else
	b = -3;
//等价于
b = a > 5 ? 3 : -3;

具体应用：

题目：使用条件表达式实现找两个数中的较大值

方法：利用条件表达式

代码：
int main()
{
	int a = 90, b = 78;
	int ans = a > b ? a : b;
	printf("%dn", ans);
	return 0;
}

十、逗号表达式

运算规则：从左向右依次执行计算，整个表达式的结果是最后一个表达式的结果，前面的计算可能会影响后面的结果。