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[C语言初阶]操作符

news 2025/7/10 16:58:27

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一、算术操作符
二、移位操作符（操作数必须为整数）
三、位操作符（操作数必须为整数,类比逻辑操作符）
3.1 经典面试题：不借助临时变量交换两个值
3.2 位操作应用实例
四、赋值操作符
五、单目操作符
六、关系与逻辑操作符
七、其他操作符
八、表达式求值注意事项

在C语言中，操作符是构成表达式的基本元素，用于对变量和常量进行各种运算操作。掌握操作符的使用对于编写高效、正确的C程序至关重要。下面我们将全面介绍C语言中的各类操作符及其应用场景。

一、算术操作符

算术操作符用于基本的数学运算：

/：除法操作符
- 两端都是整数时，结果为整数（截断小数部分）
- 至少一端为浮点数时，结果为浮点数
%：取模操作符
- 两端必须为整数，返回除法后的余数

int a = 5 / 2;    // 结果为2
float b = 5.0 / 2; // 结果为2.5
int c = 5 % 2;     // 结果为1

二、移位操作符（操作数必须为整数）

移位操作直接对二进制补码进行操作：

左移<<：
- 二进制位整体向左移动指定位数
- 右侧补0
- 相当于乘以2^n（无溢出时）
右移>>：
- 分为逻辑右移和算术右移
- 逻辑右移：右边向右移一位，左边补0
- 算术右移（常用）：右边向右移一位，左边补原符号位(符号位即是最高位，0表正数，1表负数)
- 相当于除以2^n（向下取整）

注意：

移位操作不改变原变量值，只影响表达式结果
避免移动负数位，这是未定义行为
负数移位后需要将补码转换回原码才能得到正确结果

补充：原反补的转化

原码:直接写出二进制序列
反码：符号位不变，其他位按位取反
补码：反码+1(整数在内存中存放的是补码，注意这种原反补的计算只使用于负数，即如果写出的原码最高位是1，则要进行这种计算，而最高位如果是0，则原反补码都相同，左移，右移都是对补码进行操作，但最后如果是负数要转化为原码才是正确的结果)

三、位操作符（操作数必须为整数,类比逻辑操作符）

位操作符直接对二进制补码进行操作：

按位与&：
-位是二进制位，对应二进制位按位与，规则是对应位只要有0，结果为0，对应位都是1，结果才为1
- 应用：清零特定位、取指定位
按位或|：
- 对应位，如果有1，结果为1，两个同时为0，则为0
- 应用：将特定位设为1
按位异或^：
- 对应位相同为0，不同为1
- 特性：
  - a ^ a = 0
  - a ^ 0 = a
- 应用：交换变量值、加密解密

3.1 经典面试题：不借助临时变量交换两个值

解法一（有溢出风险）：

a = a + b;
b = a - b;
a = a - b;
//这种解法好，但有缺陷，如果数字太大，相加会超出上限溢出

解法二（推荐，无溢出风险）：

a = a ^ b;
b = a ^ b; // 相当于a^b^b = a
a = a ^ b; // 相当于a^b^a = b
//原理分析:任何两个相同数异或，结果为0，而0与任何数异或，结果还是那个数
//a=a^b,b=a^b,相当于a^b^b,先算b^b,结果为0，所以a^0结果为a，于是就完成了交换

3.2 位操作应用实例

统计二进制中1的个数：

解法：按位与+右移操作符
分析：用1来按位与，同时为1时，结果才为1，然后用右移操作符讲要判断的二进制序列向右移1位，1位1位来判断，如果结果是1则自增，从最高位到最低位只用移动31次，用循环来实现

int count_ones(int num) {int count = 0;for(int i=0; i<32; i++) {if(num & (1 << i)) count++;}return count;
}

把整数二进制序列中的某一位改为1：

解法：按位或+左移操作符
分析：用1来按位或，只要有1个为1，就为1，用左移操作符把1移动到要改的那个数的二进制序列的那一位，即可
衍生：现在把那一位改为1了，如何改回来呢？
- 解法：按位与+左移操作符+ ~
- 分析：用这个数来和1按位与，左移到那一位，就可以改回来，但是如果这个数字很多1，我们就很难计算这个数是多少，于是我们就可以运用逆向思维，把这个数除符号位不变外，其他位按位取反，记为a，则~a就表示这个数，我们就用这个数来和1进行按位与

四、赋值操作符

简单赋值：=
- 支持连续赋值：a = b = c（从右向左计算,先把c赋给b，再把b赋给a）
- 但不推荐这种写法，可读性较差
复合赋值：+=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, <<=, >>=

五、单目操作符

sizeof：
- 计算变量/类型所占字节数
- 返回无符号整型，用%u打印
- 特点：内部表达式不参与运算
  - 若变量s是short类型，a是int类型，计算sizeof(s=a+2),结果还是为2，因为sizeof()内部的表达式不参与运算，不会因为有个int就改变类型，算的还是是s类型的大小
```
short s; int a;
sizeof(s = a + 2); // 结果为2（short类型大小）
```
~：
- 二进制序列按位取反(包括符号位，0变成1，1变成0)
- 应用：在上面讲过的配合位操作修改特定位
++/--：
- 前置：先增减，后使用
- 后置：先使用，后增减
&和*：
- &：取地址操作符
- *：解引用操作符
- 指针大小：32位系统4字节，64位系统8字节
强制类型转换：(类型)

六、关系与逻辑操作符

关系操作符：>, <, >=, <=, ==, !=
- 注意：字符串比较不能用==，需用strcmp()
逻辑操作符：
- &&：逻辑与（短路特性：左假则右不算）
- ||：逻辑或（短路特性：左真则右不算）
360笔试题

#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 0,a=0,b=2,c =3,d=4;
i = a++ && ++b && d++;
//i = a++||++b||d++;
printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
return 0;
}
//程序输出的结果是什么？

360笔试题总结：
- a && b：当a为假时，不计算b
- a || b：当a为真时，不计算b

七、其他操作符

条件操作符（三目）：表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
逗号操作符：
- 从左到右依次计算表达式
- 整个表达式结果为最后一个表达式的结果
```
int a = (b=1, c=2, b+c); // a=3
```
下标引用,函数调用,结构成员访问：

下标引用：下标引用[]:如arr[4],操作数是两个，arr和4
函数调用: ()
结构体成员访问
- .：直接访问成员
- ->：通过指针访问成员，如果创建了结构体指针，则访问可以用->，如结构体指针pb，pb->name表示的是它指向的对象的name

八、表达式求值注意事项

隐式类型转换：
- 整型提升：char/short运算时先提升为int
- 算术转换：不同类型运算时向高精度转换
操作符优先级：
- 不确定时使用括号明确优先级
- 常见优先级：() > 单目 > 算术 > 移位 > 关系 > 位 > 逻辑 > 条件 > 赋值 > 逗号