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C——操作符详解

news 来源：原创 2025/5/9 6:53:01

一、操作符的分类

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、(类型)

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： ()

结构成员访问： . 、->

除了要了解这些操作符外，还要了解一些操作符与二进制有关系。

二、二进制和进制的转换

在日常中，我们都会听到二进制，八进制，十进制，十六进制这样的话语。这些其实就是数值的不同表示形式。

例如15的各种进制的表示形式：

15的2进制：1111

15的8进制：17

15的10进制：15

15的16进制：F

//16进制的数值之前写：0x

//8进制的数值之前写:0

我们着重在二进制上面：

首先我们从十进制入手，日常中用的最多的就是十进制，所以我们都知晓：

10进制中满10进1

10进制的数字每⼀位都是0~9的数字组成

其实二进制也差不多

2进制中满2进1

2进制的数字每⼀位都是0~1的数字组成

像1011就是二进制的数字了。

1.二进制转为十进制

十进制的123表示值为一百二十三，为什么是这个值呢？

其实10进制的每⼀位是有权重的，10进制的数字从右向左是个位、⼗位、百位....，分别每⼀位的权重是 10 0 , 10 1 , 10 2 ...

如下图：

二进制和十进制是类似的，只不过二进制的每一位权重，从右向左是2^1,2^2,2^3...

如果是二进制的1011该怎么理解？

1.1十进制转为二进制数字

2.二进制转为八进制和十六进制

10二进制转为八进制

八进制的数字每一位是0~7，0~7的数字，各自写成二进制，最多有三个二进制数字就足够了。比如7的二进制是111，所以在2进制转8进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左每3个2进制位会换算一个8进制位，剩余不够3个2进制位的直接换算。

如：2进制的 01101011，换成8进制：0153，0开头的数字，会被当做8进制。

2.1二进制转为十六进制

16进制的数字每⼀位是0~9, a~f 的，0~9, a~f的数字，各⾃写成2进制，最多有4个2进制位就⾜够了，⽐如 f 的⼆进制是1111，所以在2进制转16进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左每4个2进制位会换算⼀个16进制位，剩余不够4个⼆进制位的直接换算。

如：2进制的01101011，换成16进制：0x6b，16进制表⽰的时候前⾯加0x。

三、原码、反码、补码

整数的二进制表示方法有三种，即原码反码补码。

有符号整数的三种表示方法均有符号位和数值位两部分2进制序列中，最⾼位的1位是被当做符号位，剩余的都是数值位。符号位都是⽤0表⽰“正”，⽤1表⽰“负”。

正整数的原码反码补码都相等。

负整数的三种表示方法各不相同。

原码：直接将数值按照正负数的形式翻译成⼆进制得到的就是原码。

反码：将原码的符号位不变，其他位依次按位取反就可以得到反码。

补码：反码+1就得到补码。

补码得到原码也是可以使⽤：取反，+1的操作。

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。

四、移位操作符

<<左移位操作符

>>右移位操作符

注：移位操作符的操作数只能是整数。

1.左移位操作符

移位规则：左边抛弃、右边补0

2.右移位操作符

移位规则：⾸先右移运算分两种：

1. 逻辑右移：左边⽤0填充，右边丢弃

2. 算术右移：左边⽤原该值的符号位填充，右边丢弃

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。

五、位移操作符：&、|、^、~

位操作符有：

& //按位与

| //按位或

^ //按位异或

~ //按位取反

注：他们的操作数必须是整数。

例子1：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。

例子2：⼆进制位置0或者置1

编写代码将13⼆进制序列的第5位修改为1，然后再改回0。

13的2进制序列： 00000000000000000000000000001101
将第5位置为1后：00000000000000000000000000011101
将第5位再置为0：00000000000000000000000000001101

六、单目操作符

！、 ++ 、 -- 、 & 、 * 、 + 、 - 、 ~ 、 sizeof 、 ( 类型 )。

单⽬操作符的特点是只有⼀个操作数。

！：对操作数的逻辑值取反。若操作数为真（非零），结果为假（零）；若操作数为假（零），结果为真（非零）。

~：对操作数的二进制位进行取反，即 0 变 1，1 变 0。

++：使操作数的值增加 1。它有前置和后置两种形式。

功能：使操作数的值增加 1。它有前置和后置两种形式。
前置自增 ++var：先将变量的值加 1，再使用变量更新后的值。
后置自增 var++：先使用变量当前的值，再将变量的值加 1。

--：功能：让操作数的值减少 1。同样有前置和后置两种形式。
前置自减 --var：先将变量的值减 1，再使用变量更新后的值。
后置自减 var--：先使用变量当前的值，再将变量的值减 1。

&:获取变量的内存地址。

*:通过指针访问它所指向的变量的值.

+:一般用来明确表示操作数为正数，通常可省略。

-:改变操作数的符号，正数变负数，负数变正数。

sizeof:用于计算数据类型或变量所占用的字节数。

七、逗号表达式

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。

//代码1
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式
c是多少？
//代码2
if (a = b + 1, c = a / 2, d > 0)
//代码3
a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{
   //业务处理
   //...
   a = get_val();
   count_val(a);
}
如果使⽤逗号表达式，改写：
while (a = get_val(), count_val(a), a > 0)
{
   //业务处理
}

八、下标访问[]、函数调用()

1.[]下标引用操作符

操作数：一个数组名+一个索引值(下标)。

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。

2.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。

九、结构成员访问操作符

1.结构体

C语⾔已经提供了内置类型，如：char、short、int、long、float、double等，但是只有这些内置类

型还是不够的，假设我想描述学⽣，描述⼀本书，这时单⼀的内置类型是不⾏的。

结构是⼀些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量，如：

标量、数组、指针，甚⾄是其他结构体。

1.1结构的声明
struct tag
{
member - list;
}variable - list;

描述⼀个学⽣：
struct Stu
{
   char name[20];//名字
   int age;//年龄
   char sex[5];//性别
   char id[20];//学号
}; //分号不能丢

1.2 结构体变量的定义和初始化

//代码1：变量的定义
struct Point
{
   int x;
   int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1
struct Point p2; //定义结构体变量p2
//代码2:初始化
struct Point p3 = { 10, 20 };
struct Stu //类型声明
{
   char name[15];//名字
   int age; //年龄
};
struct Stu s1 = { "zhangsan", 20 };//初始化
struct Stu s2 = { .age = 20, .name = "lisi" };//指定顺序初始化
//代码3
struct Node
{
   int data;
   struct Point p;
   struct Node* next;
}n1 = { 10, {4,5}, NULL }; //结构体嵌套初始化
struct Node n2 = { 20, {5, 6}, NULL };//结构体嵌套初始化

2.结构成员访问操作符

2.1结构成员的直接访问

结构体成员的直接访问是通过点操作符（.）访问的。点操作符接受两个操作数。如下所⽰：

使⽤⽅式：结构体变量.成员名

2.2结构体成员的间接访问

有时候我们得到的不是⼀个结构体变量，⽽是得到了⼀个指向结构体的指针。如下所⽰：

使⽤⽅式：结构体指针->成员名

综合举例：

十、操作符的属性：优先级、结合性

C语⾔的操作符有2个重要的属性：优先级、结合性，这两个属性决定了表达式求值的计算顺序。

1.优先级

优先级指的是，如果⼀个表达式包含多个运算符，哪个运算符应该优先执⾏。各种运算符的优先级是不⼀样的。就比如加法和乘法一起出现，如：3+4*5，因为乘法的优先级高于加法，所以会先算乘法4*5后算加法3+4*5。

2.结合性

如果两个运算符优先级相同，优先级没办法确定先计算哪个了，这时候就看结合性了，则根据运算符是左结合，还是右结合，决定执⾏顺序。⼤部分运算符是左结合（从左到右执⾏），少数运算符是右结合（从右到左执⾏），⽐如赋值运算符（ = ）。

就比如： 5 * 6 / 2;

上⾯⽰例中， * 和 / 的优先级相同，它们都是左结合运算符，所以从左到右执⾏，先计算 5 * 6 ，

再计算 / 2 。

运算符的优先级顺序很多，下⾯是部分运算符的优先级顺序（按照优先级从⾼到低排列），建议⼤概记住这些操作符的优先级就⾏，其他操作符在使⽤的时候查看下⾯表格就可以了。

圆括号（ () ）

⾃增运算符（ ++ ），⾃减运算符（ -- ）

单⽬运算符（ + 和 - ）

乘法（ * ），除法（ / ）

加法（ + ），减法（ - ）

关系运算符（ < 、 > 等）

赋值运算符（ = ）

由于圆括号的优先级最⾼，可以使⽤它改变其他运算符的优先级。

参考： https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence

十一、表达式求值

1.整型提升

C语⾔中整型算术运算总是⾄少以缺省（默认）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)的操作数的字节⻓度⼀般就是int的字节⻓度，同时也是CPU的通⽤寄存器的⻓度。

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⻓

度。

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，表达式中各种⻓度可能⼩于int⻓度的整型值，都必须先转换为int或unsigned int，然后才能送⼊CPU去执⾏运算。

//实例1
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。

如何进行整型提升呢？

1.有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的

2. ⽆符号整数提升，⾼位补0

//负数的整形提升
2 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