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0、總結(jié)

1、操作符的分類

• 算術(shù)操作符：+、-、*、/、%
• 移位操作符：<<、>>
• 位操作符：&、|、^、~
• 賦值操作符：=、+=、-=、*=、/=、%=、<<=、>>=、&=、|=、^=
• 單目操作符：!、++、--、&（取地址操作符）、*（解引用操作符）、+（正號(hào)操作符）、-（負(fù)號(hào)操作符）、~、sizeof、(類型)
• 關(guān)系操作符：>、>=、<、<=、==、!=
• 邏輯操作符：&&、||
• 條件操作符：?:
• 逗號(hào)表達(dá)式：,
• 下標(biāo)引用：[]
• 函數(shù)調(diào)用：()
• 結(jié)構(gòu)成員訪問(wèn)：.、->

操作符中一些操作符和二進(jìn)制有關(guān)系，需要先簡(jiǎn)單了解二進(jìn)制和進(jìn)制轉(zhuǎn)換的知識(shí)。

2、二進(jìn)制和進(jìn)制轉(zhuǎn)換

進(jìn)制，是數(shù)值的不同表示形式。例如，數(shù)值15的各種進(jìn)制的表示形式：

15的2進(jìn)制： 1111
15的8進(jìn)制： 17
15的10進(jìn)制：15
15的16進(jìn)制：F

觀察10進(jìn)制，得出規(guī)律如下：

• 10進(jìn)制中滿10進(jìn)1。
• 10進(jìn)制的數(shù)字每一位都是0~9的數(shù)字組成。

那么，二進(jìn)制也是一樣的：

• 2進(jìn)制中滿2進(jìn)1。
• 2進(jìn)制的數(shù)字每一位都是0~1的數(shù)字組成。

2.1、2進(jìn)制轉(zhuǎn)10進(jìn)制

在10進(jìn)制中，每一位是權(quán)重，10進(jìn)制的數(shù)字從右向左是個(gè)位、十位、百位…，分別每一位的權(quán)重是10⁰，10¹，10²…。

在十進(jìn)制中，如圖：

假設(shè)2進(jìn)制的1101，如何理解呢？如圖：

2.2、10進(jìn)制轉(zhuǎn)2進(jìn)制

從圖中可以知道：余數(shù)作用是求出是當(dāng)前數(shù)的個(gè)位。

2.3、2進(jìn)制轉(zhuǎn)8進(jìn)制和16進(jìn)制

原理：二進(jìn)制數(shù)可以按照3個(gè)位數(shù)（或更一般地，按照任意固定數(shù)量的位數(shù)）轉(zhuǎn)換到其他進(jìn)制，這是基于進(jìn)制轉(zhuǎn)換的基本原理和方便性考慮的。

在8進(jìn)制中：8進(jìn)制的數(shù)字每一位是0 ~ 7的，0 ~ 7的數(shù)字各自寫成2進(jìn)制，最多有3個(gè)2進(jìn)制位就足夠了。所以2進(jìn)制轉(zhuǎn)8進(jìn)制數(shù)的時(shí)候，從2進(jìn)制序列中右邊低位開始向左每3個(gè)2進(jìn)制位會(huì)換算一個(gè)8進(jìn)制位，剩余不夠3個(gè)2進(jìn)制位的直接換算。

注意：0開頭的數(shù)字，會(huì)被當(dāng)做8進(jìn)制。

在16進(jìn)制中：16進(jìn)制的數(shù)字每一位是0 ~ 9、a ~ f的，0 ~ 9、a ~ f的數(shù)字各自寫成2進(jìn)制，最多有4個(gè)2進(jìn)制就足夠了。比如f的二進(jìn)制1111，所以在2進(jìn)制轉(zhuǎn)16進(jìn)制數(shù)的時(shí)候，從2進(jìn)制序列中右邊低位開始向左每4個(gè)2進(jìn)制位會(huì)換算一個(gè)16進(jìn)制位，剩余不夠4個(gè)二進(jìn)制位的直接換算。

注意：16進(jìn)制表示的時(shí)候前面加0x。

例如：2進(jìn)制的01101011，換成16進(jìn)制：0x6b。

進(jìn)制轉(zhuǎn)換總結(jié)如下：

• 二進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制，3位二進(jìn)制
• 二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制，權(quán)和計(jì)算法
• 二進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制，4位二進(jìn)制
• 十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制，先轉(zhuǎn)二進(jìn)制之后轉(zhuǎn)十六進(jìn)制

#include <stdio.h>
int main()
{printf("%d\n", 153);    // 十進(jìn)制printf("%d\n", 0153);   // 八進(jìn)制printf("%d\n", 0x153);  // 十六進(jìn)制return 0;
}

輸出：
153
107
339

3、原碼、反碼、補(bǔ)碼

二進(jìn)制：

• 整數(shù)的2進(jìn)制表示方法：原碼、反碼、補(bǔ)碼。
• 有符號(hào)整數(shù)的2進(jìn)制三種表示方法均有符號(hào)位和數(shù)值位兩部分。
• 2進(jìn)制序列中，最高位的1位是被當(dāng)做符號(hào)位，剩余都是數(shù)值位。在符號(hào)位中，0表示“正”，1表示“負(fù)”。
• 原碼：直接將數(shù)值按照正負(fù)數(shù)的形式翻譯成二進(jìn)制得到的就是原碼。
• 反碼：將原碼的符號(hào)位不變，其他位依次按位取反就可以得到反碼。
• 補(bǔ)碼：反碼+1就得到補(bǔ)碼。
• 正整數(shù)的原、反、補(bǔ)碼都相同。
• 負(fù)整數(shù)的三種表示方法各不相同。

值得一提是：

• 反碼得到原碼也是可以使用：取反，+1的操作。

對(duì)整形來(lái)說(shuō)：數(shù)據(jù)存放內(nèi)存中其實(shí)存放的是補(bǔ)碼，對(duì)于整數(shù)的計(jì)算統(tǒng)一都是用補(bǔ)碼來(lái)計(jì)算。

為什么呢？

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，數(shù)值一律用補(bǔ)碼來(lái)表示和存儲(chǔ)。原因在于，使用補(bǔ)碼，可以將符號(hào)位和數(shù)值域統(tǒng)一處理；
同時(shí)，加法和減法也可以統(tǒng)一處理（CPU只有加法器），此外，補(bǔ)碼與原碼相互轉(zhuǎn)換，其運(yùn)算過(guò)程是相同的，不需要額外的硬件電路。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = -10;// -10是存放在a中，a是整型變量，是4個(gè)字節(jié)，32bit位// 10000000 00000000 00000000 00001010 - 原碼// 11111111 11111111 11111111 11110101 - 反碼// 11111111 11111111 11111111 11110110 - 補(bǔ)碼int b = 10;// 00000000 00000000 00000000 00001010 - 原碼// 00000000 00000000 00000000 00001010 - 反碼// 00000000 00000000 00000000 00001010 - 補(bǔ)碼return 0;
}

4、移位操作符

左移操作符：<<

右移操作符：>>

注意：移位操作符的操作數(shù)只能是整數(shù)。

4.1 左移操作符

移位規(guī)則：左邊拋棄、右邊補(bǔ)0。

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;// 移位規(guī)則：左邊拋棄、右邊補(bǔ)0int n = num << 1;printf("n = %d\n", n);printf("num = %d\n", num);return 0;
}

輸出：
n = 20
num = 10

4.2 右移操作符

移位規(guī)則：首先右移運(yùn)算符分兩種：

• 1、邏輯右移：左邊用0填充，右邊丟棄。
• 2、算術(shù)右移：左邊用原該值的符號(hào)位填充，右邊丟棄。（最常見）

注意：右移采取邏輯右移還是算術(shù)右移取決于編譯器的實(shí)現(xiàn)，常見的編譯器都是算術(shù)右移。

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;// 移位規(guī)則：左邊用原該值的符號(hào)位填充，右邊丟棄。int n = num >> 1;printf("n = %d\n", n);printf("num = %d\n", num);return 0;
}

輸出：
n = 5
num = 10

4.3 警告：不要移動(dòng)負(fù)數(shù)位

對(duì)于移位運(yùn)算符，不要移動(dòng)負(fù)數(shù)位，這個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)未定義的。

例如：

int num = 10;
num >> -1; //error

5、位操作符

位操作符有：

• &：按位與
• | ：按位或
• ^：按位異或
• ~：按位取反

注意：他們的操作數(shù)必須是整數(shù)。

5.1 例1：觀察位操作符

#include <stdio.h>
int main()
{// 10000000 00000000 00000000 00000011 -3的原碼// 11111111 11111111 11111111 11111100// 11111111 11111111 11111111 11111101 -3的補(bǔ)碼int num1 = -3;// 00000000 00000000 00000000 00000101  5的補(bǔ)碼int num2 = 5;// 00000000 00000000 00000000 00000101  按位與，得出5printf("%d\n", num1 & num2);// 11111111 11111111 11111111 11111101  按位或，補(bǔ)碼// 10000000 00000000 00000000 00000011  計(jì)算，反碼+1，得出-3printf("%d\n", num1 | num2);// 11111111 11111111 11111111 11111000  按位異或，補(bǔ)碼// 10000000 00000000 00000000 00001000  計(jì)算，反碼+1，得出-8printf("%d\n", num1 ^ num2);// 00000000 00000000 00000000 00000000 0的補(bǔ)碼// 11111111 11111111 11111111 11111111 ~0// 10000000 00000000 00000000 00000001 計(jì)算，反碼+1，得出-1printf("%d\n", ~0);return 0;
}

輸出：
5
-3
-8
-1

5.2 例2：不能創(chuàng)建臨時(shí)變量（第三個(gè)變量），實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)的交換。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 100;int b = 202;a = a ^ b;b = a ^ b;a = a ^ b;printf("a = %d b = %d\n", a, b);return 0;
}

輸出：
a = 202 b = 100

5.3 例3：求一個(gè)整數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中的二進(jìn)制中1的個(gè)數(shù)。

方法1：

// 方法1：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);int count = 0;while (num){if (num % 2 == 1)count++;num = num / 2;}printf("%d\n", count);return 0;
}

在負(fù)數(shù)中，方法1失效了，比如-1在內(nèi)存中1的個(gè)數(shù)有有32，而結(jié)果是0。

繼續(xù)優(yōu)化，寫方法2：

// 方法2：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);int count = 0;for (int i = 0; i < 32; i++){if (num & (1 << i))count++;}printf("%d\n", count);return 0;
}

方法2中是必須循環(huán)32次，再繼續(xù)優(yōu)化，寫方法3：

// 方法3：
#include <stdio.h>
int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);int count = 0;while (num){count++;num = num & (num - 1); }printf("%d\n", count);return 0;
}

在方法3中，每次循環(huán)，都會(huì)將 num 的最低位的1清零，并將計(jì)數(shù)器 count 加1。

5.4 例4：如何判斷一個(gè)數(shù)是否是2的次方數(shù)？

if (n & (n - 1) == 0)
{n就是2的次方數(shù)
}

5.5 例5：二進(jìn)制位置0或者置1

編寫代碼將13二進(jìn)制序列的第5位修改為1，然后再改回0。

13的2進(jìn)制序列：  00000000 00000000 00000000 00001101
將第5位置為1后： 00000000 00000000 00000000 00011101
將第5位再置為0： 00000000 00000000 00000000 00001101

代碼如下：

#include <stdio.h>
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;
}

6、逗號(hào)表達(dá)式

逗號(hào)表達(dá)式：就是用逗號(hào)隔開的多個(gè)表達(dá)式，從左向右依次執(zhí)行，整個(gè)表達(dá)式的結(jié)果是最后一個(gè)表達(dá)式的結(jié)果。

exp1, exp2, exp3, ... expN

7、下標(biāo)訪問(wèn)[]、函數(shù)調(diào)用()

下標(biāo)引用操作符：操作數(shù)為一個(gè)數(shù)組名 + 一個(gè)索引值。

int arr[10];   // 創(chuàng)建數(shù)組
arr[9] = 10;   // 使用下標(biāo)引用操作符
[ ] 的兩個(gè)操作數(shù)是arr和9。

函數(shù)調(diào)用操作符：接受一個(gè)或者多個(gè)操作數(shù)，第一個(gè)操作數(shù)是函數(shù)名，剩余的操作數(shù)就是傳遞給函數(shù)的參數(shù)。

8、結(jié)構(gòu)成員訪問(wèn)操作符

點(diǎn)操作符（.）：直接訪問(wèn)結(jié)構(gòu)體成員，點(diǎn)操作符接受兩個(gè)操作數(shù)。

使用方式：結(jié)構(gòu)體變量.成員名。如下：

#include <stdio.h>
struct Point
{int x;int y;
}p = { 1,2 };int main()
{printf("x：%d, y：%d\n", p.x, p.y);return 0;
}

運(yùn)行：
x：1, y：2

箭頭操作符（->）：間接訪問(wèn)結(jié)構(gòu)體成員。 有時(shí)候我們得到的不是?個(gè)結(jié)構(gòu)體變量，而是得到了一個(gè)指向結(jié)構(gòu)體的指針。

使用方式：結(jié)構(gòu)體指針->成員名。如下：

#include <stdio.h>
struct Point
{int x;int y;
}p = { 1,2 };int main()
{struct Point* ptr = &p;ptr->x = 10;ptr->y = 20;printf("x：%d, y：%d\n", ptr->x, ptr->y);return 0;
}

運(yùn)行：
x：10, y：20

9、操作符的屬性：優(yōu)先級(jí)、結(jié)合性

C語(yǔ)?的操作符有2個(gè)重要的屬性：優(yōu)先級(jí)、結(jié)合性，這兩個(gè)屬性決定了表達(dá)式求值的計(jì)算順序。

結(jié)合性：如果兩個(gè)運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)相同，優(yōu)先級(jí)沒辦法確定先計(jì)算哪個(gè)了，這時(shí)候就看結(jié)合性了，則根據(jù)運(yùn)算符是左結(jié)合，還是右結(jié)合，決定執(zhí)行順序。大部分運(yùn)算符是左結(jié)合（從左到右執(zhí)行），少數(shù)運(yùn)算符是右結(jié)合（從右到左執(zhí)行），比如賦值運(yùn)算符（ = ）。

建議大概記住這些操作符的優(yōu)先級(jí)就行，其他操作符在使用的時(shí)候查看下面表格就可以了。

? 圓括號(hào)（()）

? 自增運(yùn)算符（++），自減運(yùn)算符（--）

? 單?運(yùn)算符（+和-）

? 乘法（*），除法（/）

? 加法（+），減法（-）

? 關(guān)系運(yùn)算符（<、>等）

? 賦值運(yùn)算符（=）

官方文檔：https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence

10、其他

10.1 整型提升

C語(yǔ)言中整型算術(shù)運(yùn)算總是至少以缺省整型類型的精度來(lái)進(jìn)行的。

缺省：在計(jì)算機(jī)科學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域中，它通常指的是“默認(rèn)”或“預(yù)設(shè)”的意思。

整型提升：為了獲得這個(gè)精度，表達(dá)式中的字符和短整型操作數(shù)在使用之前被轉(zhuǎn)換為普通整型。

整型提升的意義：

表達(dá)式的整型運(yùn)算要在CPU的相應(yīng)運(yùn)算器件內(nèi)執(zhí)行，CPU內(nèi)整型運(yùn)算器(ALU)的操作數(shù)的字節(jié)長(zhǎng)度一般就是int的字節(jié)長(zhǎng)度，同時(shí)也是CPU的通用寄存器的長(zhǎng)度。因此，即使兩個(gè)char類型的相加，在CPU執(zhí)行時(shí)實(shí)際上也要先轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)整型操作數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。
通用CPU（general-purposeCPU）是難以直接實(shí)現(xiàn)兩個(gè)8比特字節(jié)直接相加運(yùn)算（雖然機(jī)器指令中可能有這種字節(jié)相加指令）。所以，表達(dá)式中各種長(zhǎng)度可能小于int長(zhǎng)度的整型值，都必須先轉(zhuǎn)換為int或unsigned int，然后才能送入CPU去執(zhí)行運(yùn)算。

char a, b, c;
...
a = b + c;

b和c的值被提升為普通整型，然后再執(zhí)行加法運(yùn)算。加法運(yùn)算完成之后，結(jié)果將被截?cái)?#xff0c;然后再存儲(chǔ)于a中。

如何進(jìn)行整體提升呢？

• 有符號(hào)整數(shù)提升是按照變量的數(shù)據(jù)類型的符號(hào)位來(lái)提升的。
• 無(wú)符號(hào)整數(shù)提升，高位補(bǔ)0。

// 負(fù)數(shù)的整形提升
char c1 = -1;
整型提升：
11111111 11111111 11111111 11111111
// 正數(shù)的整形提升
char c2 = 1;
整型提升：
00000000 00000000 00000000 00000001

10.2 算術(shù)轉(zhuǎn)換

如果某個(gè)操作符的各個(gè)操作數(shù)屬于不同的類型，那么除非其中一個(gè)操作數(shù)的轉(zhuǎn)換為另一個(gè)操作數(shù)的類型，否則操作就無(wú)法進(jìn)行。下面的層次體系稱為尋常算術(shù)轉(zhuǎn)換。

long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

如果某個(gè)操作數(shù)的類型在上面這個(gè)列表中排名靠后，那么首先要轉(zhuǎn)換為另外一個(gè)操作數(shù)的類型后執(zhí)行運(yùn)算。

---

完。