初阶C语言-操作符详解（上）
“不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。” 今天，我们一起来学习一下操作符的相关知识。
操作符详解
1.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! sizeof ++ -- ...
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[] () ->
2.算术操作符
+ - * / %
注：1.除了
%操作符之外，其他的几个操作符都可以作用于整数和浮点数。
2.对于/操作符，如果两个数操作数都为整数，执行整数除法。而只要有浮点数，执行的就是浮点数的除法。
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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
int m = 7 / 2;
printf("%dn", m);
double n = 7.0 / 2;
printf("%lfn", n);
int o = 7 % 2;
printf("%dn", o);
return 0;
}
3.移位操作符
>>右移操作符 <<左移操作符
注：移位操作符的操作数只能是整数。
对于一个整数，是4个字节 = 32个比特位。一个整数写成二进制序列的时候，就是32个比特位。对于有符号的整数来说，最高位为符号位，符号位是1表示负数，符号位是0表示正数。对于无符号数整数来说，没有符号位，所有位都是有效位。
整数的二进制表示形式有3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。
例如：10这个数的原码就是00000000000000000000000000001010，那么-10的原码就是10000000000000000000000000001010。
注：对于正的整数，原码、反码、补码相同，无需计算。
对于负的整数，原码、反码、补码是需要计算的。
反码：原码的符号位不变，其他位按位取反。（按位取反，原来是0的改为1，原来是1的改为0）
补码：反码的二进制+1就得到补码。
因此，10这个数的原码、反码、补码都是00000000000000000000000000001010。-10的原码就是10000000000000000000000000001010，反码是11111111111111111111111111110101，补码是11111111111111111111111111110110。整数在内存中存储的都是补码的二进制序列。 整数在计算的时候，使用的也是补码。
3.1左移位操作符
移位规则：左边抛弃，右边补0
#include <stdio.h>
int main()
{
//m:00000000000000000000000000000111
int m = 7;
int n = m << 1;
//左移位原则：左边抛弃，右边补0
//n:00000000000000000000000000001110
//n = 2+4+8=14
printf("%dn", m);
printf("%dn", n);
return 0;
}
我们可以发现左移位操作符可以起到加倍的作用。负数也是一样的道理：
3.2右移操作符
移位规则（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。
//右移位操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
//a的原码：10000000000000000000000000001010
//a的反码：11111111111111111111111111110101
//a的补码：11111111111111111111111111110110
//大多数编译器采用的是算术右移
//b是算术右移（右边直接丢弃，左边补原符号位，原来是负数，左边补1，原来是正数，左边补0）
//b的补码：11111111111111111111111111111011
//b的反码：11111111111111111111111111111010
//b的原码：10000000000000000000000000000101
//b=-(1+4)=-5
int a = -10;
int b = a >> 1;
printf("a=%dn", a);
printf("b=%dn", b);
return 0;
}
我们可以看到，算术右移也起到了/2的作用。
注：对于移位操作符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。
4.位操作符
位操作符有：
|（按位或）&（按位与）^（按位异或）
注：他们的操作数必须是整数。
4.1按位与&
对于两个数a和b，用按位与运算符求c = a&b;，需要先写出a和b的二进制位的补码形式，然后一一对比，只有当两个数a和b的对应的补码都为1的时候，按位与的结果才是1，否则为0。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 3;
int b = -5;
int c = a & b;//按（二进制）位与
//-5的原码：10000000000000000000000000000101
//-5的反码：10000000000000000000000000000100
//-5的补码：11111111111111111111111111111011
// 3的补码: 00000000000000000000000000000011
// 按位与：两个都为1才为1
// c: 00000000000000000000000000000011
//结果为3
printf("%dn", c);
return 0;
}
4.2按位或|
对于两个数a和b，用按位或运算符求c = a|b;，需要先写出a和b的二进制位的补码形式，然后一一对比，只要当两个数a和b的对应的补码有一个为1的时候，按位或的结果就是1，否则为0。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 3;
int b = -5;
int c = a | b;//按（二进制）位或
//-5的原码：10000000000000000000000000000101
//-5的反码：10000000000000000000000000000100
//-5的补码：11111111111111111111111111111011
// 3的补码: 00000000000000000000000000000011
// 按位或：有一个为1即为1
// c的补码: 11111111111111111111111111111011
// c的反码: 11111111111111111111111111111010
// c的原码: 10000000000000000000000000000101
//结果为-5
printf("%dn", c);
return 0;
}
4.3按位异或^
对于两个数a和b，用按位或运算符求c = a^b;，需要先写出a和b的二进制位的补码形式，然后一一对比，两个数a和b的对应的补码相同为0，不同为1.
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 3;
int b = -5;
int c = a ^ b;//按（二进制）位异或
//-5的原码：10000000000000000000000000000101
//-5的反码：10000000000000000000000000000100
//-5的补码：11111111111111111111111111111011
// 3的补码: 00000000000000000000000000000011
// 按位异或：相同为0不同为1
// c的补码: 11111111111111111111111111111000
// c的反码: 11111111111111111111111111110111
// c的原码: 10000000000000000000000000001000
//结果为-8
printf("%dn", c);
return 0;
}
注：特别地，a^a=0; a^0=a;.
下面，我们给出一个特别的题：在不创建临时变量的情况下（没有第三个变量），实现两个数的交换。
通过前面的学习，我们知道在使用第三个变量是怎么实现的了：
//实现两个数的交换
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 3;
int b = 5;
int c = 0;
printf("交换前a=%d,b=%dn", a, b);
c = a;
a = b;
b = c;
printf("交换后a=%d,b=%dn",a,b);
return 0;
}
那么，如果我们不使用第三个变量，该如何实现同样的功能呢？
//实现两个数的交换
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 3;
int b = 5;
printf("交换前a=%d,b=%dn", a, b);
a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
printf("交换后a=%d,b=%dn", a, b);
return 0;
}
这里，我们只用了两个变量，但是还是存在缺陷，就是当a和b的值很大的时候，就会出现溢出的问题。这里，我们就需要用到异或^这个操作符了。
//实现两个数的交换
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 3;
int b = 5;
printf("交换前a=%d,b=%dn", a, b);
a = a ^ b;//a=3^5;
b = a ^ b;//b=3^5^5=3
a = a ^ b;//a=3^5^3=3^3^5=5
//异或支持交换律
printf("交换后a=%d,b=%dn", a, b);
return 0;
}
注：异或^不存在溢出的问题，但是可读性不高，只限于整型的运算。
5.赋值操作符
赋值操作符用于在变量创建好之后对值的修改。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 3;//不是赋值，是初始化
a = 10;//赋值
return 0;
}
赋值操作符可以连续使用，比如：
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int c = a = a + b;//连续赋值
//连续赋值从右往左算
//a = a + b = 30
//c = a = 30
printf("%dn", c);
return 0;
}
但是，连续赋值的语句不利于调试，上述的int c = a = a + b;可以拆分成：
a = a + b;
c = a;
//这样的写法更清晰爽朗且易于调试。
复合赋值符：
+= -= *= /= %= >>= <<= &= |= ^=
这些运算符都可以写成复合的效果，例如：
int a = 2;
//以下两种写法表达含义一致
a = a + 10;
a += 10;
6.单目操作符
6.1单目操作符的介绍
| 单目操作符 | 名称 |
|---|---|
| ！ | 逻辑反操作符 |
| - | 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 |
1.逻辑反操作符（！）
//0表示假，1表示真
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 1;
int b = 0;
b = !a;
printf("%dn", b);
return 0;
}
2.解引用操作符（*）
//解引用操作符*
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int* p = &a;
*p;//对p解引用操作，*p是通过p中存放的地址，找到p指向的对象
//*p就是a
return 0;
}
3.sizeof和数组
//sizeof计算的是类型创建变量或变量的大小，单位是字节
//sizeof计算的结果是size_t类型的
//size_t是无符号的
//对size_t类型的数据进行打印，可以用%zd
//sizeof后面的括号在括号中写的不是类型的时候，括号可以省略，这样也说明了sizeof不是函数
//sizeof是操作符-单目操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
printf("%zdn", sizeof(a));
printf("%zdn", sizeof a);
printf("%zdn", sizeof(int));
int arr[10] = { 0 };
printf("%zdn", sizeof arr);
printf("%zdn", sizeof(arr[1]));
return 0;
}
4.~（对一个数的二进制按位取反）
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 0;
printf("%dn", ~a);
//a的补码： 00000000000000000000000000000000
// 按位取反，就是不论是不是符号位都取反
//~a的补码：11111111111111111111111111111111
//~a的反码：11111111111111111111111111111110
//~a的原码：10000000000000000000000000000001
// 符号位0为正 1为负
//~a的值为-1
return 0;
}
那么，接下来，可以看看~怎么用？
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
//000000000000000000000000000001010
//如果我们想让从右往左数第三个数变成1该怎么做？
// 即变成00000000000000000000000000001110为14
//将000000000000000000000000000000001左移二
//1<<2 00000000000000000000000000000100
//将左移后的二进制位与a的二进制位按位或即可
a |= (1 << 2);
printf("%dn", a);
//那么，反过来，如果希望从右往左数第三个数再变为0该怎么办？
// 只需要将下面第一个和第二个按位与就能得到第三个
//0000000000000000000000000000001110
//1111111111111111111111111111111011，这个可以将(1<<2)取反得到
//0000000000000000000000000000001010
a &= ~(1 << 2);
printf("%dn", a);
return 0;
}
5.++ --操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 2;
//++a;
//++是一种自增1的操作
a++;
//前置++和后置++对于a本身没有影响，都是进行+1的操作
printf("%dn", a);
return 0;
}
前置++和后置++对于a本身没有影响但是对于别人有影响！示例如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 2;
int b = a++;
//后置++：先使用，后+1
printf("%dn", a);
printf("%dn", b);
return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 2;
int b = ++a;
//前置++：先+1,后使用
printf("%dn", a);
printf("%dn", b);
return 0;
}
前置--和后置--和前、后置++同理，大家可以自己试一下！
好啦，关于操作符的知识点就先讲到这里，后期会继续更新，欢迎大家持续关注、点赞和评论！