【C语言初阶】C语言操作符全攻略:提升编程效率的关键步骤

Eternity._ 2024-08-13 17:05:04 阅读 84

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操作

📒1. 算术操作符与赋值操作符💧算术操作符🔥赋值操作符

📙2. 移位操作符与位操作符🎈移位操作符🎩位操作符

📕3. 单目操作符🍁单目操作符介绍🍂sizeof 和 数组

📚4. 关系,逻辑,条件,逗号操作符🌈关系操作符🌞逻辑操作符🌙条件操作符⭐逗号操作符

📜5. 下标引用、函数调用和结构成员📝6. 表达式求值🌄隐式类型转换🏞️算术转换⛰️操作符的属性

📖7. 总结


前言:在编程的世界里,C语言如同一座巍峨的基石,奠定了无数编程语言与软件系统的基础。作为一门历史悠久且功能强大的编程语言,C语言以其高效、灵活和可移植性赢得了广泛的赞誉和应用。而在C语言的众多组成部分中,操作符无疑是其中最为基础且关键的一环

操作符,作为编程语言中的“行动指令”,负责数据的处理、转换与决策,是编写有效、高效代码不可或缺的工具。它们如同一把把精密的钥匙,能够解锁编程世界的无限可能。然而,对于初学者而言,C语言中的操作符繁多且功能各异,往往容易让人感到困惑和迷茫

本文旨在为读者提供一个全面、深入且易于理解的C语言操作符详解。从最基本的算术操作符、关系操作符、逻辑操作符,到更高级的位操作符、赋值操作符、条件操作符等,我们将一一剖析它们的语法规则、操作原理、使用场景以及注意事项。通过丰富的示例代码和实际应用场景,帮助读者更好地理解每个操作符的作用与价值,掌握它们在编程中的灵活运用

让我们一同踏上这段充满挑战与收获的C语言操作符之旅吧!


📒1. 算术操作符与赋值操作符

💧算术操作符

算术操作符就是简单的<code>加减乘除,外加一个取模

+

-

*

/

%

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。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


🔥赋值操作符

赋值操作符是C语言(以及许多其他编程语言)中极为基础和重要的一部分。它用于将右侧表达式的值赋给左侧的变量。在C语言中,最基本的赋值操作符是单个等号(=)

代码示例 (C语言):

int main()

{

int weight = 120;//体重

weight = 89;//不满意就赋值

double salary = 10000.0;

salary = 20000.0;//使用赋值操作符赋值

return 0;

}

赋值操作符也可以和其他的操作符复合使用

+=

-=

*=

/=

%=

代码示例 (C语言):

int main()

{

int a = 10;

a = a * 10;

a *= 10; // 复合赋值

return 0;

}


📙2. 移位操作符与位操作符

🎈移位操作符

移位操作符是一种在二进制层面上对数字进行平移的运算方式。它们主要包括左移操作符(<<)和右移操作符(>>)。在部分编程语言中,还可能存在无符号右移操作符(>>>),但在大多数讨论中,我们主要关注左移和右移

<< // 左移操作符

>> // 右移操作符

注意:移位操作符的操作数只能是整数


左移操作符

移位规则:左边抛弃、右边补0

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右移操作

移位规则:

逻辑移位: 左边用0填充,右边丢弃算术移位: 左边用原该值的符号位填充,右边丢弃

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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

<code>int num = 10;

num>>-1; // error


🎩位操作

位操作符是用于在二进制位级别上操作数据的运算符。在C语言等编程语言中,位操作符允许开发者直接对整数类型的变量进行位级别的操作,如设置、清除、切换或移动特定位

& // 按位与

| // 按位或

^ // 按位异或

注意:它们的操作数必须是整数


按位与(&)

对两个操作数的每一位进行比较,只有两个数的二进制表示在该位上同时为1时,结果的该位才为1,否则为0

3 & 5

// 即 00000011

// & 00000101

// = 00000001,所以 3 & 5 的值为1


按位或(|)

对两个操作数的每一位进行比较,只要两个数中的一个在该位上为1,结果的该位就为1,否则为0

2 | 4

// 即 00000010

// | 00000100

// = 00000110,所以 2 | 4 的值为6


按位异或(^)

对两个操作数的每一位进行比较,如果两个相应位不同,则该位结果为1,否则为0

2 ^ 4

// 即 00000010

// ^ 00000100

// = 00000110,所以 2 ^ 4 的值为6

^ 在用于交换两个数时

代码示例 (C语言):

int main()

{

int a = 10;

int b = 20;

a = a ^ b;

b = a ^ b;

a = a ^ b;

printf("a = %d b = %d\n", a, b);

return 0;

}

注意:并不是直接进行两次异或就能完成的,而是需要一个中间步骤,比如 a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b;(实际上可以简化为 a = a ^ b; b = a ^ b; 因为此时 a 已经变成了 a ^ b,再次与 b 异或就能得到原始的 a 值)


移位操作符与位操作也能和赋值操作符复合使用

>>=

<<=

&=

|=

^=


📕3. 单目操作符

单目操作符,顾名思义,是指只有一个操作数的操作符。在C语言等编程语言中,单目操作符在运算时通常具有较高的优先级


🍁单目操作符介绍

! // 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

代码示例 (C语言):

int main()

{

int a = -10;

int* p = NULL;

printf("%d\n", !2);

printf("%d\n", !0);

a = -a;

p = &a;

printf("%d\n", sizeof(a));

printf("%d\n", sizeof(int));

return 0;

}

// printf("%d\n", sizeof a);//这样写行不行? true

// printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行? false


🍂sizeof 和 数组

代码示例 (C语言):

void test1(int arr[])

{

printf("%d\n", sizeof(arr));//(2)

}

void test2(char ch[])

{

printf("%d\n", sizeof(ch));//(4)

}

int main()

{

int arr[10] = { 0 };

char ch[10] = { 0 };

printf("%d\n", sizeof(arr));//(1)

printf("%d\n", sizeof(ch));//(3)

test1(arr);

test2(ch);

return 0;

}

注意:数组充当函数参数时,传递的是指针


++和–运算符

代码示例 (C语言):

// 前置++和--

int main()

{

int a = 10;

int x = ++a;

//先对a进行自增,然后对使用a,也就是表达式的值是a自增之后的值。x为11。

int y = --a;

//先对a进行自减,然后对使用a,也就是表达式的值是a自减之后的值。y为10;

return 0;

}

// 后置++和--

int main()

{

int a = 10;

int x = a++;

//先对a先使用,再增加,这样x的值是10;之后a变成11;

int y = a--;

//先对a先使用,再自减,这样y的值是11;之后a变成10;

return 0;

}


📚4. 关系,逻辑,条件,逗号操作符

🌈关系操作符

>

>=

<

<=

!= // 用于测试“不相等”

== // 用于测试“相等”

注意:在编程的过程中== 和=不小心写错,导致的错误


🌞逻辑操作符

&& // 逻辑与

|| // 逻辑或

区分逻辑与和按位与

1&2----->0

1&&2---->1

区分逻辑或和按位或

1|2----->3

1||2---->1


🌙条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3 // 三目操作符

(a > b) ? a : b;

// 如果a > b成立则结果返回a,否则返回b


⭐逗号操作符

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

int a = 1;

int b = 2;

int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1); // 逗号表达式 c = 13


📜5. 下标引用、函数调用和结构成员

[ ] 下标引用操作符

操作数:一个数组名 + 一个索引值

int arr[10]; // 创建数组

arr[9] = 10; // 实用下标引用操作符。

// [ ]的两个操作数是arr和9


( ) 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

代码示例 (C语言):

void test1()

{

printf("hehe\n");

}

void test2(const char* str)

{

printf("%s\n", str);

}

int main()

{

test1(); //实用()作为函数调用操作符。

test2("hello bit.");//实用()作为函数调用操作符。

return 0;

}


访问一个结构的成员

. 结构体.成员名-> 结构体指针->成员名

代码示例 (C语言):

struct Stu

{

char name[10];

int age;

char sex[5];

double score;

};

void set_age1(struct Stu stu)

{

stu.age = 18;

}

void set_age2(struct Stu* pStu)

{

pStu->age = 18;//结构成员访问

}

int main()

{

struct Stu stu;

struct Stu* pStu = &stu;//结构成员访问

stu.age = 20;//结构成员访问

set_age1(stu);

pStu->age = 20;//结构成员访问

set_age2(pStu);

return 0;

}


📝6. 表达式求值

表达式求值的顺序一部分是由操作符的优先级和结合性决定。同样,有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换为其他类型


🌄隐式类型转换

C的整型算术运算总是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

整型提升的意义:

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)的操作数的字节长度

一般就是int的字节长度,同时也是CPU的通用寄存器的长度

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长

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,表达式中各种长度可能小于int长度的整型值,都必须先转

换为int或unsigned int,然后才能送入CPU去执行运算

char a,b,c;

...

a = b + c;

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


如何进行整体提升呢?

//负数的整形提升

char c1 = -1;

变量c1的二进制位(补码)中只有8个比特位:

1111111

因为 char 为有符号的 char

所以整形提升的时候,高位补充符号位,即为1

提升之后的结果是:

11111111111111111111111111111111

//正数的整形提升

char c2 = 1;

变量c2的二进制位(补码)中只有8个比特位:

00000001

因为 char 为有符号的 char

所以整形提升的时候,高位补充符号位,即为0

提升之后的结果是:

00000000000000000000000000000001

//无符号整形提升,高位补0

代码示例 (C语言):

int main()

{

char a = 0xb6;

short b = 0xb600;

int c = 0xb6000000;

if(a==0xb6)

printf("a");

if(b==0xb600)

printf("b");

if(c==0xb6000000)

printf("c");

return 0;

}

a,b进行整体提升,但是c不需要整形提升,所以只有c==0xb6000000是真的


🏞️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

long double

double

float

unsigned long int

long int

unsigned int

int

如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名较低,那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算,但是算术转换要合理,要不然会有一些潜在的问题

float f = 3.14;

int num = f;//隐式转换,会有精度丢失


⛰️操作符的属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素

操作符的优先级操作符的结合性是否控制求值顺序


📖7. 总结

在结束这篇关于C语言操作符详解的深入探索之旅时,我们不禁感慨于C语言操作符的丰富与强大。这些看似简单的符号,在编程的舞台上扮演着举足轻重的角色,它们如同构建编程逻辑的砖石,一块块堆砌起复杂而精妙的程序大厦

通过本文的学习,我们不仅掌握了C语言中基本算术操作符、关系操作符、逻辑操作符、赋值操作符以及位操作符等的用法与特性,还深刻理解了它们在不同场景下的应用技巧和注意事项。我们学会了如何运用这些操作符来解决实际问题,从简单的数值计算到复杂的条件判断,再到高效的位级操作,每一步都见证了操作符在C语言编程中的不可替代性

因此,我们鼓励每一位读者在掌握基础知识的同时,保持对新知识的好奇心和学习热情。不断实践、不断思考、不断总结,将所学知识融会贯通,形成自己的编程风格和思维模式。只有这样,我们才能在编程的道路上越走越远,最终成为真正的编程高手

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希望本文能够为你提供有益的参考和启示,让我们一起在编程的道路上不断前行!

谢谢大家支持本篇到这里就结束了,祝大家天天开心!

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