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C语言操作符详解

article 2024/12/27 12:48:14

C语言学习

文章目录

前言

一、算术操作符

二、移位操作符

2.1 左移操作符

2.2 右移操作符

三、位操作符

3.1 按位与操作符 &

3.2 按位或操作符 |

3.3 按位异或操作符 ^

四、赋值操作符

五、单目操作符

5.1 逻辑反操作符！

5.2 正值+、负值-操作符

5.3 取地址操作符&

5.4 计算操作数的类型长度sizeof

5.5 按位取反操作符 ~

5.6 ++和--操作符

5.7 解引用操作符 *

5.8 强制类型转换操作符（）

5.9 sizeof和数组

六、关系操作符

总结

前言

本文介绍C语言操作符，有以下内容：算术操作符、移位操作符、位操作符、赋值操作符、单目操作符、关系操作符。

一、算术操作符

+ - * / %

1. 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。

2. / 操作符：如果两个操作数都为整数，执行整数除法。而只要有浮点数执行的就是浮点数除法。

整型的除法：

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 1 / 2;
	printf("a=%d\n", a);
	return 0;
}

运行结果：

a=0

浮点型的除法：

代码示例1：

#include <stdio.h>

int main()
{
	double b = 1.0 / 2;
	printf("b=%f\n", b);
	return 0;
}

运行结果：

b=0.500000

代码示例2：

#include <stdio.h>

int main()
{
	double b = 1 / 2.0;
	printf("b=%f\n", b);
	return 0;
}

运行结果：

b=0.500000

3. % 操作符计算的是整除后的余数，% 操作符的两个操作数必须为整数。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int c = 7 % 2;
	printf("c=%d\n", c);
	return 0;
}

运行结果：

c=1

二、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。

移位操作符移动的是二进制位。

整数的二进制表示有3种：

原码
反码
补码

正的整数的原码、反码、补码相同。

负的整数的原码、反码、补码是要计算的。

由负整数原码计算出反码：原码的符号位不变，其他位按位取反。
由负整数反码计算出补码：反码+1。

示例：

7的原码、反码、补码：

原码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111
反码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111
补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

-7的原码、反码、补码：

原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111
反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 符号位不变，其他位按位取反
补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 反码+1

整数在内存中存的是补码。

移位操作符移动的是存在内存中的补码。

2.1 左移操作符

移位规则：左边抛弃、右边补0。

正的整数左移示例：

对7左移

补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

左移：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1110

左移后内存中存的还是补码，因为正整数的原码和补码相同，所以对7左移后的值十进制为14。

代码验证：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 7 ;
	int b = a << 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	return 0;
}

运行结果：

a=7
b=14

变量b得到了变量a左移1位之后的变化，但变量a自身是不变的。

负的整数左移示例：

对-7左移

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001

左移：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0010

左移后内存中存的还是补码，因为负整数的原码和补码之间需要计算。

由负整数补码计算出反码：补码-1。
由负整数反码计算出原码：反码的符号位不变，其他位按位取反。

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0010 （左移1位后）

反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0001 补码-1

原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1110 符号位不变，其他位按位取反。

计算出-7左移后的值十进制为-14。

代码验证：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = -7 ;
	int b = a << 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	return 0;
}

运行结果：

a=-7
b=-14

因为二进制数的每一位都是2的指数幂，所以左移1位后，只要没有发生数据溢出，值就会变为原来的2倍，如果变量为无符号整形或正整数，表达式 a << n 会将a的所有位左移n位，运算结果位a× $2^{n}$ 。

2.2 右移操作符

移位规则：

逻辑移位：左边补0，右边丢弃。
算术移位：左边补原值的符号位，右边丢弃。（绝大多数编译器采用算术移位，所以示例都为算数移位结果）

正的整数右移示例：

对7右移

补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111

左移：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

右移后内存中存的还是补码，因为正整数的原码和补码相同，所以7左移后的值十进制为3。

代码验证：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 7 ;
	int b = a >> 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	return 0;
}

运行结果：

a=7
b=3

负的整数右移示例：

对-7右移

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001

左移：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100

右移后内存中存的还是补码，因为负整数的原码和补码之间需要计算。

由负整数补码计算出反码：补码-1。
由负整数反码计算出原码：反码的符号位不变，其他位按位取反。

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 （左移1位后）

反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 补码-1

原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 符号位不变，其他位按位取反。

计算出-7右移后的值十进制为-4。

代码验证：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = -7 ;
	int b = a >> 1;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	return 0;
}

运行结果:

a=-7
b=-4

因为二进制数的每一位都是2的指数幂，所以右移1位后，只要没有发生数据溢出，值就会变为原来的二分之一，如果变量为无符号整形或正整数，表达式 a >> n 会将a的所有位右移n位，运算结果位a÷ $2^{n}$ 。

警告：对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。

三、位操作符

& //按（2进制）位与
| //按（2进制）位或
^ //按（2进制）位异或 —— 相同为0，相异为1

注：他们的操作数必须是整数。

3.1 按位与操作符 &

& ：两者都为1时结果为1。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = -5;
	int b = 3;
	int c = a & b;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	printf("c=%d\n", c);
	return 0;
}

运行结果：

a=-5
b=3
c=3

先计算出-5和3的二进制位补码

-5二进制位

原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011

3二进制位

补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

用补码进行按位与计算：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 -5补码

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 3补码

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 -5 & 3 的补码

因为符号位为0，为正整数，所以原码与补码相同，对应十进制值为3。

3.2 按位或操作符 |

| ：只要有一个为1，结果就为1。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = -5;
	int b = 3;
	int c = a | b;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	printf("c=%d\n", c);
	return 0;
}

运行结果：

a=-5
b=3
c=-5

用补码进行按位或计算：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 -5补码

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 3补码

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 -5 | 3 的补码

因为符号位为1，为负整数，所以原码需由补码计算得出。

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 补码

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 反码

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 原码

计算得出原码的十进制值为-5。

3.3 按位异或操作符 ^

^ ：相同为0，相异为1。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = -5;
	int b = 3;
	int c = a ^ b;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	printf("c=%d\n", c);
	return 0;
}

运行结果：

a=-5
b=3
c=-8

用补码进行按位异或计算：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011 -5补码

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 3补码

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 -5 ^ 3 的补码

因为符号位为1，为负整数，所以原码需由补码计算得出。

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 补码

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0111 反码

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 原码

计算得出原码的十进制值为-8。

编程题：不能创建临时变量（第三个变量），实现两个数的交换。

方法1代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 5;
	int b = 3;
	printf("a=%d ", a);
	printf("b=%d\n", b);
	a = a + b;//变量a中存了a+b的和
	b = a - b;//a+b的和8减去变量b的值3就是变量a的初值5，
              //把5存在变量b中，此时变量a中的值还是a+b的和8
	a = a - b;//a+b的和8减去此时变量b的值5，就是变量b的初值3，
              //把3存在变量a中，此时变量a中的值是3
	printf("a=%d ", a);
	printf("b=%d\n", b);
    return 0;
}

运行结果：

a=5 b=3
a=3 b=5

但是这种方法会有溢出的问题。

方法2代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 5;
	int b = 3;
	printf("a=%d ", a);
	printf("b=%d\n", b);
	a = a ^ b;//a = 5 ^ 3
	b = a ^ b;//b = 5 ^ 3 ^ 3   ->   b=5
	a = a ^ b;//a = 5 ^ 3 ^ 5   ->   a=3
	printf("a=%d ", a);
	printf("b=%d\n", b);
    return 0;
}

运行结果：

a=5 b=3
a=3 b=5

两个相同的数按位异或的结果为0；0和任何整数按位异或的结果为整数本身。

四、赋值操作符

a = b 就是把b的值赋给a，在 = 左侧必须是变量，不能是常量或表达式。

复合赋值符：+= -= *= /= %= >>= <<= &= |= ^=

下方每个代码框中的第1句使用复合赋值操作符的代码意思和它下一句代码意思相同。

	a += 3;
	a = a + 3;

	a >>= 3;
	a = a >> 3;

	a &= 3;
	a = a & 3;

五、单目操作符

! 逻辑反操作

- 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

首先来明确一些定义：

操作符（运算符）：可以进行运算的符号，如+、-、*、/ 等。
操作数：作为运算对象的变量或常量，如 a+b 中的 a和b。
单目操作（运算）符：只需要有1个操作数，如 +a，-b 。
双目操作（运算）符：需要两个操作数，如 a+b、c-d 。

5.1 逻辑反操作符！

！作用：把真变假，假变真。

C语言中0为假，非0为真。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int flag = 5;
	//if条件判断：非0为真，0为假
	if(flag)//flag为真，进入if
	{
		printf("真\n");
	}

	if(!flag)//flag为假，进入if
	{
		printf("假\n");
	}
	return 0;
}

5.2 正值+、负值-操作符

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = +8;
	int b = +a;
	int c = -a;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	printf("c=%d\n", c);

	int e = -9;
	int f = +e;
	int g = -e;
	printf("e=%d\n", e);
	printf("f=%d\n", f);
	printf("g=%d\n", g);

	return 0;
}

运行结果：

a=8
b=8
c=-8
e=-9
f=-9
g=9

5.3 取地址操作符&

&操作符可以取出变量在内存中的首地址。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 6;
	printf("%p\n", &a);
	int* p = &a;//p就是指针变量
	return 0;
}

运行结果：

000000AAD799FA74

5.4 计算操作数的类型长度sizeof

sizeof是一个操作符。

可以计算变量所占内存空间的大小，单位是字节。
可以计算类型所创建的变量占据空间的大小，单位是字节。
可以计算整个数组所占内存空间的大小，单位是字节。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	//计算变量所占内存空间的大小，单位是字节。
	int a = 7;
	int n1 = sizeof(a); //计算变量a所占内存空间的大小
	printf("n1=%d\n", n1);

	//计算类型所创建的变量占据空间的大小,单位是字节。
	int n2 = sizeof(int);
	printf("n2=%d\n", n2);

	//计算整个数组所占内存空间的大小,单位是字节。
	int arr[10] = { 0 };
	printf("arr[10]=%d\n", sizeof(arr));

	return 0;
}

运行结果：

n1=4
n2=4
arr[10]=40

sizeof使用细节注意

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 3;
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(int));
	printf("%d\n", sizeof a);//可以这样使用
	printf("%d\n", sizeof int);//不可以这样使用
	return 0;
}

区分：

sizeof是操作符，不是函数。
strlen是库函数，用来求字符串长度。

5.5 按位取反操作符 ~

~0 对0按位取反：

补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0的原码、反码、补码都相同

取反：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

按位取反后内存中存的还是补码，负整数的原码和补码之间需要计算。

由负整数补码计算出反码：补码-1。
由负整数反码计算出原码：反码的符号位不变，其他位按位取反。

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 （0按位取反后）

反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 补码-1

原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 符号位不变，其他位按位取反。

计算出0按位取反后的值十进制为-1。

代码验证：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 0;
	printf("~a=%d\n", ~a);
	return 0;
}

运行结果：

~a=-1

~5 对5按位取反

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 5;
	printf("~a=%d\n", ~a);
	return 0;
}

运行结果：

~a=-6

补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 5的原码、反码、补码都相同

取反：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010

按位取反后内存中存的还是补码，负整数的原码和补码之间需要计算。

由负整数补码计算出反码：补码-1。
由负整数反码计算出原码：反码的符号位不变，其他位按位取反。

补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 （5按位取反后）

反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 补码-1

原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 符号位不变，其他位按位取反。

计算出0按位取反后的值十进制为-6。

对某个数的二进制任意一位进行置1或清0的改动：

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 12;
	a |= (1 << 4);
	printf("a=%d\n", a);

	a &= (~(1 << 4));
	printf("a=%d\n", a);
	return 0;
}

运行结果：

a=28
a=12

对12二进制的第五位置1

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100 12补码

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 修改第五位的数可由1移位获得

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1100 12与上数按位或，得到指定修改位置1

第五位置1后的数十进制为28

对28二进制的第五位清0

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1100 28补码

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 修改第五位的数可由1移位获得

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110 1111 对1移位后的数按位取反

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100 28与上数按位与，得到指定修改位置清0

第五位清0后的数十进制为12

5.6 ++和--操作符

前置++，先++，后使用；
后置++，先使用，再++；

前置--，先--，后使用；
后置--，先使用，再--；

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 6;
	int b = ++a;//前置++，先++，后使用
    //a = a+1; b = a;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	int c = 6;
	int d = c++;//后置++，先使用，再++
    //c = d; c = d+1; 
	printf("c=%d\n", c);
	printf("d=%d\n", d);

	return 0;
}

运行结果：

a=7
b=7
c=7
d=6

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 6;
	int b = --a;//前置--，先--，后使用
	//a = a-1; b = a;
	printf("a=%d\n", a);
	printf("b=%d\n", b);
	int c = 6;
	int d = c--;//后置--，先使用，再--
	//c = d; c = d-1; 
	printf("c=%d\n", c);
	printf("d=%d\n", d);

	return 0;
}

运行结果：

a=5
b=5
c=5
d=6

5.7 解引用操作符 *

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 6;
	int* p = &a;
	*p = 20;
	printf("a=%d\n", a);
	return 0;
}

运行结果：

a=20

取地址操作符&可以通过变量，找到地址；
解引用操作符*可以通过地址，找到变量。

上面程序中*p就等价于变量a。

5.8 强制类型转换操作符（）

强制类型转换是把变量从一种类型转换为另一种数据类型。

代码示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = (int)3.14;
	printf("a=%d\n", a);
	return 0;
}

运行结果：

a=3

（int）可以强制将带小数点的数转换为整型。

5.9 sizeof和数组

代码示例：

#include <stdio.h>

void test1(int arr[])
{
	printf("test1(arr[])=%d\n", sizeof(arr));
}
void test2(char ch[])
{
	printf("test2(ch[])=%d\n", sizeof(ch));
}
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	char ch[10] = { 0 };
	printf("arr[10]=%d\n", sizeof(arr));
	printf("ch[10]=%d\n", sizeof(ch));
	test1(arr);
	test2(ch);
	return 0;
}

运行结果：

arr[10]=40
ch[10]=10
test1(arr[])=8
test2(ch[])=8

sizeof(数组名) 可得出整个数组在内存中的大小。

数组传参，传递的是数组首元素的地址。所以test1函数和test2函数中sizeof操作符读到的是数组首元素地址在内存中的大小。

六、关系操作符

>

>=

<

<=

!= 用于测试“不相等”

== 用于测试“相等”

使用过程中注意==和=

总结

以上就是今天要讲的内容，本文介绍了C语言操作符的使用。

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前言

一、算术操作符

二、移位操作符

2.1 左移操作符

2.2 右移操作符

三、位操作符

3.1 按位与操作符 &

3.2 按位或操作符 |

3.3 按位异或操作符 ^

四、赋值操作符

五、单目操作符

5.1 逻辑反操作符！

5.2 正值+、负值-操作符

5.3 取地址操作符&

5.4 计算操作数的类型长度sizeof

5.5 按位取反操作符 ~

5.6 ++和--操作符

5.7 解引用操作符 *

5.8 强制类型转换操作符（）

5.9 sizeof和数组

六、关系操作符

总结

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