操作符详解
目录
1. 操作符的分类
2. 二进制和进制转换
2.1 2进制转10进制
2.1.1 10进制转2进制数字
2.2 2进制转8进制和16进制
2.2.1 2进制转8进制
2.2.2 2进制转16进制
3. 原码、反码、补码
4. 移位操作符
4.1 左移操作符
5. 位操作符
6. 单目操作符
7. 逗号表达式
8. 下标访问[ ],函数调用( )
8.1 [ ]下标引用操作符
8.2 函数调用操作符
9. 结构成员访问操作符
9.1 结构体
9.1.1 结构的声明
9.1.2 结构体变量的定义和初始化
9.2 结构成员访问操作符
9.2.1 结构成员的直接访问
9.2.2 结构体成员的间接访问
10. 操作符的属性:优先级、结合性
10.1 优先级
10.2 结合性
11. 表达式求值
11.1 整型提升
11.2 算术转换
11.3 问题表达式解析
11.3.1 表达式1
11.3.2 表达式2
11.3.3 表达式3
11.3.4 表达式4
11.3.5 表达式5
11.4 总结
1. 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：. 、->2. 二进制和进制转换
其实我们经常能听到2进制、8进制、10进制、16进制这样的说法,那是什么意思呢?
其实2进制、8进制、10进制、16进制是数值的不同表示形式而已。
比如:10进制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首先我们还是得从10进制讲起,其实10进制是我们生活中经常使用的。
- 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
其实二进制也是一样的
- 2进制中满2进1
- 2进制中的数字每一位都是0~1的数字组成
那么1101就是二进制的数字了。
2.1 2进制转10进制
其实10进制的123表示的值是一百二十三,为什么是这个值呢?
3的权重是10^0,3的意思就是3*10^0就是3
2的权重是10^1,2的意思就是2*10^1就是20
1的权重是10^2,1的意思就是1*10^2就是100
100+20+3就是123如下图:
2进制和10进制是类似的,只不过2进制的每一位的权重,从右向左是:2^0,2^1,2^2....
如果是2进制的1101,该怎么理解呢?
2.1.1 10进制转2进制数字
2.2 2进制转8进制和16进制
2.2.1 2进制转8进制
8进制得数字得每一位是0~7得,0~7的数字,各自写成2进制,最多有3个2进制位就足够了,比如7的二进制是111,所有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个二进制位会换算一个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开头的数字会被当作8进制。
#include <stdio.h>
int main()
{printf("%d\n", 153);printf("%d\n", 0153);//这里的153前面有0,是8进制数字return 0;
}
8进制的153转换成10进制就是107。
2.2.2 2进制转16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个二进制位就足够了,比如f的二进制位是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
3. 原码、反码、补码
整数的二进制表示方法有三种,即原码、反码和补码
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。
正整数的原、反、补码都相同。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。比如:
int main()
{int a = -10;//a占4个字节,32个比特位,又因为是负数,最高位是1,//10000000 00000000 00000000 00001010 -- 原码//11111111 11111111 11111111 11110101 -- 反码 -- 符号位不变,其他位取反//11111111 11111111 11111111 11110110 -- 补码 -- 反码+1int b = 10;//b占4个字节,32个比特位,是正数,最高位是0//00000000 00000000 00000000 00001010 -- 原码//00000000 00000000 00000000 00001010 -- 反码//00000000 00000000 00000000 00001010 -- 补码 -- 正数原反补一样unsigned int c = 10;//c占4个字节,32个比特位,是无符号类型,最高位是数值位//00000000 00000000 00000000 00001010 -- 原码//00000000 00000000 00000000 00001010 -- 反码//00000000 00000000 00000000 00001010 -- 补码 -- 正数原反补一样return 0;
}负数的原码到反码是取反,反码到补码是反码+1,那么知道补码怎么计算原码呢?
1.怎么来的怎么回去,补码到反码-1,反码到原码取反
2.补码得到原码也是可以使用:取反,+1的操作。
//-10补码
//11111111 11111111 11111111 11110110 -- 补码
//10000000 00000000 00000000 00001001 -- 取反 - 注意,这不是反码
//10000000 00000000 00000000 00001010 -- 原码对于整型来说:数据存放内存中其实存放的是补码,运算的时候也是拿补码运算。
在计算机系统中,数值一律用补码来表示个存储。原因在于,使用补码,可以将符合位和数值域统一处理,同时,加法和减法也可以同一处理(CPU只有加法器,CPU如果想算减法可以模拟,比如3-2就可以把减法转换成加法来计算),此外,补码与原码相互转换,其运算过程是相同的,不需要额外的硬件电路。
//CPU计算减法原理
int main()
{//1 - 1；//可以转换为1+(-1)//尝试用原码//00000000 00000000 00000000 00000001 - 1的原码//10000000 00000000 00000000 00000001 - -1的原码//10000000 00000000 00000000 00000010 - -2,相加结果是错误的// //使用补码计算//00000000 00000000 00000000 00000001 - 1的原码,反码,补码一样//11111111 11111111 11111111 11111111 - -1的补码//10000000 00000000 00000000 000000000 - 相加的结果//0000000 00000000 00000000 000000000 - 整型运算,存32个位,最高位1丢了,结果是0return 0;
}4. 移位操作符
<< 左移操作符
>> 右移操作符 移动的是二进制位
注:移位操作符的操作数只能是整数。
4.1 左移操作符
移位规则:左边抛弃,右边补0
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int b = a << 1;//把a向左移动一位printf("a = %d\n", a);printf("b = %d\n", b);return 0;
}
/*
移动的是存储在内存中的二进制位(补码)
00000000 00000000 00000000 00001010 - 10的原码,反码,补码
00000000 00000000 00000000 00010100 - 移动1位的结果,20
这里b是20,a还是原来的值不会变
a向左移动一位,这个动作本质上不会改变a的
*/
#include <stdio.h>
int main()
{//如果想让a的值改变,那么就可以这样写int a = 10;a = a << 1; //a <<= 1;printf("a = %d\n", a);return 0;
}
#include <stdio.h>
int main()
{//负数左移int a = -1;int b = a << 1;printf("a = %d\n", a);//-1printf("b = %d\n", b);//-2return 0;
}
/*
10000000 00000000 00000000 00000001 - -1的原码
11111111 11111111 11111111 11111110 - -1的反码
11111111 11111111 11111111 11111111 - -1的补码11111111 11111111 11111111 11111110 - 左移的结果(补码)
10000000 00000000 00000000 00000001 - 左移的结果取反
10000000 00000000 00000000 00000010 - 左移结果取反加1(原码) -2
//左移一位有*2的效果
*/
4.2 右移操作符
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
#include <stdio.h>
int main()
{int a = -10;int b = a >> 1;printf("a = %d\n", a);printf("b = %d\n", b);return 0;
}
/*
10000000 00000000 00000000 00001010 - -10原码
11111111 11111111 11111111 11110101 - -10反码
11111111 11111111 11111111 11110110 - -10补码//逻辑右移 - 左边用0填充,右边丢弃
01111111 11111111 11111111 11111011 - 右移的结果,成整数了,正数的原反补相同//算数右移 - 左边用原该值的符号位填充,右边丢弃
11111111 11111111 11111111 11111011 - 右移的结果(补码)
10000000 00000000 00000000 00000100 - 右移的结果取反
10000000 00000000 00000000 00000101 - 右移取反加1(原码) -5
*/
从代码运行结果可以看出右移操作符采用的是算数右移。
注意:对于移位运算符,不要移动负数位,这个是标准未定义的。
例如:
int num = 10;
num >> -1;5. 位操作符
位操作符:
& - 按位与
| - 按位或
^ - 按位异或
~ - 按位取反
这里的位是二进制位& - 按位与 && - 逻辑与
| - 按位或 || - 逻辑或
逻辑与和逻辑或关注的是真假注意:它们的操作数必须是整数。
按位与:
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;//00000000 00000000 00000000 00000110 - 6的原反补码int b = -7;//10000000 00000000 00000000 00000111 - -7的原码//11111111 11111111 11111111 11111000 - -7的反码//11111111 11111111 11111111 11111001 - -7的补码int c = a & b;//00000000 00000000 00000000 00000110 - 6的补码//&//11111111 11111111 11111111 11111001 - -7的补码//00000000 00000000 00000000 00000000 - 0//a和b的对应的二进制位进行与,有0则为0,两个同时为1才为1printf("%d\n", c);return 0;
}
按位或:
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;//00000000 00000000 00000000 00000110 - 6的原反补码int b = -7;//10000000 00000000 00000000 00000111 - -7的原码//11111111 11111111 11111111 11111000 - -7的反码//11111111 11111111 11111111 11111001 - -7的补码int c = a | b;//00000000 00000000 00000000 00000110 - 6的补码//|//11111111 11111111 11111111 11111001 - -7的补码//11111111 11111111 11111111 11111111 - 按位或的结果(补码)//10000000 00000000 00000000 00000000 - 按位或结果取反//10000000 00000000 00000000 00000001 - 结果取反加1 -1//a和b的对应的二进制位进行按位或,有1则为1,两个同时为0才为0printf("%d\n", c);return 0;
}
按位异或:
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 6;//00000000 00000000 00000000 00000110 - 6的原反补码int b = -7;//10000000 00000000 00000000 00000111 - -7的原码//11111111 11111111 11111111 11111000 - -7的反码//11111111 11111111 11111111 11111001 - -7的补码int c = a ^ b;//00000000 00000000 00000000 00000110 - 6的补码//^//11111111 11111111 11111111 11111001 - -7的补码//11111111 11111111 11111111 11111111 - 异或后的结果(补码)//10000000 00000000 00000000 00000000 - 异或后取反//10000000 00000000 00000000 00000001 - 异或后取反加1(原码) -1//a和b的对应的二进制位进行按位异或,相同为0,相异为1printf("%d\n", c);return 0;
}
在这个例子中按位异或和按位或的结果恰好是相同的。
按位取反:
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;printf("%d\n", ~a);//~ 按(2进制)位取反//00000000 00000000 00000000 00000000 - 0的原反补码//11111111 11111111 11111111 11111111 - 取反的结果(补码)//10000000 00000000 00000000 00000000 - 取反的结果取反//10000000 00000000 00000000 00000001 - 取反的结果加1 -1return 0;
}
一道变态的面试题:
不能创建临时变量(第三个变量),实现两个整数的交换。
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 3;int b = 6;printf("交换前:a = %d,b = %d\n", a, b);int c = 0;c = a;a = b;b = c;printf("交换后:a = %d,b = %d\n", a, b);return 0;
}这种代码虽然可以达到效果,但是不符合题意,题目中说不能创建第三方变量,而这里创建了变量c。
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 3;int b = 6;printf("交换前:a = %d,b = %d\n", a, b);a = a + b;b = a - b;a = a - b;printf("交换后:a = %d,b = %d\n", a, b);return 0;
}这种代码依然可以达到效果,但是这种算法依然存在问题,当a和b小的话也罢,a和b是整数,一个整型变量里面的值有它的上限,如果a里面特别大,b里面也特别大,但是只要这两个整型相加,算出来的结果超过了整型大小，a和b相加的和存到a里面存不下的时候就会溢出,这个时候就会出问题。
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 3;int b = 6;printf("交换前:a = %d,b = %d\n", a, b);a = a ^ b;b = a ^ b;a = a ^ b;printf("交换后:a = %d,b = %d\n", a, b);return 0;
}
当我们这样写的时候依然可以达到效果,这种算法是不存在溢出的,那么为什么这样写也是可以的呢?
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 3;int b = 6;printf("交换前:a = %d,b = %d\n", a, b);a = a ^ b;b = a ^ b;//替换为b = a ^ b ^ b,因为上面写了a = a ^ b,那么将这里的a替换//b^b = 0,a ^ 0 = a(上面推理的),将原来的a放到b里面a = a ^ b;//替换为a = a ^ b ^ b,因为上面写了a = a ^ b,那么将这里的a替换//此时最后一个b里面是原来的a,那么就是a = a ^ b ^ a,a^a = 0,0 ^ b = b，将b//放到a里面,这样就完成了交换//其实这里面还是把a^b这个表达式结果放到a里面,这个a可以把它想象成一个密码,//这个密码遇到原来的b就能找出原来的a,这个密码遇到原来的a,b里面放的就是原来//的a,就能翻译出原来的b。//异或操作符在运算的时候是相同为0,相异为1的,它是不存在进位的,既然不存在进位//那么就没有可能溢出的printf("交换后:a = %d,b = %d\n", a, b);return 0;
}创建临时变量和使用异或操作符交换整型变量的值对比:
练习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。
方法1:
#include <stdio.h>
int count_bit_one(int n)
{int count = 0;while (n){if (n % 2 == 1)count++;n /= 2;}return count;
}
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int ret = count_bit_one(n);printf("%d\n", ret);return 0;
}运行结果:
那么这个问题应该怎么解决呢?
运算的时候是拿-1来运算的,所以这里不行,那我的n是-1,-1存到内存中是32个1啊,那么就当把-1存到内存中的二进制序列当无符号数来看待,如果把存到内存中的二进制序列当成无符号数来看待的话那它的每一位都是有效位,那么我实参传给形参的时候,形参写成unsigned int类型,我们把一个有符号的n里面放的是-1,现在把这个值赋给形参,形参是无符号整型,无符号整型接收了-1之后将是个非常大的正数,
#include <stdio.h>
int count_bit_one(unsigned int n)
{int count = 0;while (n){if (n % 2 == 1)count++;n = n / 2;}return count;
}
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int ret = count_bit_one(n);printf("%d\n", ret);return 0;
}运行结果:
方法2:
#include <stdio.h>
int count_bit_one(int n)
{int count = 0;for (int i = 0; i < 32; i++){if (((n >> i) & 1) == 1)//这里是拿二进制位算的,不管有符号还是无符号count++;}return count;
}
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int ret = count_bit_one(n);printf("%d\n", ret);return 0;
}
当然,还有比这个算法更加高效的算法。
方法3:
#include <stdio.h>
int count_bit_one(int n)
{int count = 0;while (n){n = n & (n - 1);count++;}return count;
}
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int ret = count_bit_one(n);printf("%d\n", ret);return 0;
}运行结果:
n = n & (n-1)其实是一种算法,那么下面这个题就可以将这个公式用起来。
写一个代码,判断n是否为2的次方数。
#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);if ((n & (n - 1)) == 0)printf("%d是2的次方数", n);elseprintf("%d不是2的次方数", n);return 0;
}运行结果:
练习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位修改位1,然后再改回0
13的2进制序列：00000000 00000000 00000000 00001101
将第5位置为1后：00000000 00000000 00000000 00011101
将第5位再置为0：00000000 00000000 00000000 00001101
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 13;//将第5位改为1//00000000 00000000 00000000 00001101 - 13的原反补码//00000000 00000000 00000000 00010000 - 给第5位或1就变成1,其他位或0不变//如果第5位原来是1,或1就还是1,如果原来是0,或1就变成1//其他位或0,如果其他位是1,或0还是1,如果其他位是0,或0还是0//那么或的那个数怎么来呢?现在是第5位,如果是第n位呢?int n = 5;//要改变的第5位//1 << (n - 1)，这样就可以得到或的那个二进制位了//00000000 00000000 00000000 00000001//<<4(n-1)//00000000 00000000 00000000 00010000a = a | (1 << (n - 1));printf("%d\n", a);//将第5为改为0//00000000 00000000 00000000 00011101 - 29的补码//11111111 11111111 11111111 11101111 - 给第5位与0就变成0,其他为与1不变//如果第5位原来是1,与0就变成0,如果原来是0,与0就不变//其他位与0,如果其他位是1,与1还是1,如果其他位是0,与1还是0//那么与的那个数怎么来呢?现在是第5位,如果是第m位呢?int m = 5;//改改变的第5位//~(1 << (n - 1))，这样就可以得到与的那个二进制位了//00000000 00000000 00000000 00000001//<<4(n-1)//00000000 00000000 00000000 00010000//~(按位取反)//11111111 11111111 11111111 11101111a = a & (~(a << (m - 1)));printf("%d\n", a);return 0;
}
6. 单目操作符
单目操作符:
!、++、--、&、*、+、-、~、sizeof、(类型)a & b -- 按位与
&a -- 取地址
7. 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。这个表达式的结果是最后一个表达式的结果。
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 1;int b = 2;int c = (a > b, a = b + 10, b = a + 1);//逗号表达式会从左向右依次计算//a > b这个表达式虽然为假,但是对a和b没有任何影响//a = b + 10,a = 12//b = a + 1,b = 13//逗号表达式的结果是最后一个表达式的结果printf("%d\n", c); //13return 0;
}
逗号表达式一定要从左向右依次计算,因为前面表达式的计算可能会影响后面的计算。
//代码2
int main()
{int a = 0;int b = 0;int c = 0;int d = 0;if (a = b + 1, c = a / 2, d > 0)//前面两个表达式计算完,d>0就进入if,否则不进入{//所有if语句这里也可以写逗号表达式,这个表达式依然从左到右依次计算//但正真是看最后一个表达式结果来看if要不要进去}return 0;
}//代码3
//这是一段伪代码,所谓伪代码就是不是真实的代码,一段假的代码
int main()
{int 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}return 0;
}8. 下标访问[ ],函数调用( )
8.1 [ ]下标引用操作符
操作数:一个数组名 + 一个索引值(下标)
int main()
{//这里的[]不算下标引用操作符,这是在指定大小,不是在访问下标int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };arr[4];//数组中下标为4的元素//[]下标引用操作符 - 操作数是arr,4return 0;
}8.2 函数调用操作符
int Add(int x, int y)
{return x + y;
}
int main()
{printf("hello world");//()就是函数调用操作符,操作数是:printf,"hello world"printf("%d\n", 100);//操作数是:printf,"%d\n",100int ret = Add(3, 5);//操作数是Add,3,5//函数调用操作数最少有几个操作数?//1个,函数名,因为当有一个函数不传参的时候直接去使用它。但是至少有一个函数名return 0;
}9. 结构成员访问操作符
9.1 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。
描述一个学生需要名字、年龄、学号、身高、体重等。
描述一本书需要作者、出版社、定价等。C语言为了解决这个问题,增加了结构体这种自定义的数据类型,让程序员可以自己创造适合的类型。
结构是一些值得集合,这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型得变量,如:标量、数组、指针、甚至是其他结构体。
9.1.1 结构的声明
struct tag//struct - 结构体关键字 tag - 标签名(自己定义)
{member - list;//成员列表
}variable - list;//变量列表定义一个学生类型:
//学生类型
struct Student
{//成员变量char name[20];//姓名int age;//年龄float score;
};9.1.2 结构体变量的定义和初始化
//类型的定义
//学生类型
struct Student
{//成员变量char name[20];//姓名int age;//年龄float score;
}s4,s5;//s4,s5也是用学生类型创建的对象,这里可以写一个,可以写多个,也可以不写,也是全局变量
struct Student s3;//全局变量
int main()
{//用结构体类型创建结构体变量struct Student s1;//用学生类型创建对象s1struct Student s2;//用学生类型创建对象s2return 0;
}
//初始化
//学生类型
#include <stdio.h>
struct Student
{//成员变量char name[20];//姓名int age;//年龄float score;
}s4 = { "wangwu",22,91.5 } , s5;//s4,s5也是用学生类型创建的对象,这里可以写一个,可以写多个,也可以不写,也是全局变量
struct Student s3 = {"lisi",21,88.0};//全局变量
struct Point
{int x;int y;
};
int main()
{//用结构体类型创建结构体变量struct Student s1 = {"cuihua",20,98.0};//用学生类型创建对象s1struct Student s2 = {"zhangsan",18,69.8};//用学生类型创建对象s2struct Point p = { 10,20 };return 0;
}//结构体嵌套
#include <stdio.h>
struct Point
{int x;int y;
};
struct S
{char ch;struct Point p;//结构体中有一个结构体变量int arr[10];double d;
};
int main()
{struct S s = {'a',{12,13},{1,2,3,4,5,6,7,8,9},3.14 };//结构体嵌套初始化return 0;
}9.2 结构成员访问操作符
9.2.1 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,点操作符接收两个操作数。
int main()
{//用结构体类型创建结构体变量struct Student s1 = {"cuihua",20,98.0};//用学生类型创建对象s1struct Student s2 = {"zhangsan",18,69.8};//用学生类型创建对象s2struct Point p = { 10,20 };struct S s = { 'a',{12,13},{1,2,3,4,5,6,7,8,9},3.14 };//打印printf("%c\n", s.ch);//打印s结构体变量中的chprintf("坐标是:%d %d\n", s.p.x, s.p.y);printf("%d\n", s.arr[0]);printf("%lf\n", s.d);//也可以修改,把printf修改为scanf//结构体变量.结构体成员名return 0;
}
9.2.2 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。
#include <stdio.h>
struct Student
{char name[20];int age;float score;
};
void Print1(struct Student tmp)
{printf("%s %d %f\n", tmp.name, tmp.age, tmp.score);
}
void Print2(struct Student* tmp)//struct Student* - 结构体指针类型
{//tmp - 结构体指针变量//使用方式:结构体指针->成员名字printf("%s %d %f\n", tmp->name, tmp->age, tmp->score);
}
int main()
{struct Student s = {"zhangsan",19,88.5f};printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);Print1(s);Print2(&s);//传的是地址return 0;
}
结构体博客:
自定义类型：结构体-CSDN博客文章浏览阅读1.5k次，点赞54次，收藏16次。位段的声明和结构是类似的，有两个不同：1. 位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int ,在C99中位段成员的类型也可以 选择其他类型。2. 位段的成员名后边有⼀个冒号和⼀个数字。struct S//结构体int _a;int _b;int _c;int _d;struct A//位段int _a:2;int _b:5;int _c:10;int _d:30;我们可以看到结构体和位段是很相似的。https://blog.csdn.net/m0_74271757/article/details/139506333
10. 操作符的属性:优先级、结合性
C语言的操作符有两个重要的属性:优先级、结合性、这两个属性决定了表达式求值的计算顺序。
10.1 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。
#include <stdio.h>
int main()
{int r = 3 + 4 * 5;//当两个操作符相邻的时候,优先级高的先执行,这里*的优先级高,所有先算4*5,然后+3.//如果想要计算3+4的话,可以使用()的方式来改变它的优先级return 0;
}上面示例中,表达式3+4*5里面既有加法运算符(+),又有乘法运算符(*)。由于乘法的优先级高于加法,所以会先计算4*5,而不是先计算3+4。
10.2 结合性
如果两个运算符优先级相同,优先级没办法先确定计算哪个了,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(=)。
#include <stdio.h>
//相邻操作符,优先级高的执行
//相邻操作符的优先级相同的情况下,结合性说了算
int main()
{int r = 3 + 4 + 5;//'+'结合性是从左到右,先算3 + 4，得出7再加上5return 0;
}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。
摘自:C 运算符优先级 - cppreference.com
https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence当我们明确了优先级和结合性,依然有可能不能确定一个表达式的计算结果。
11. 表达式求值
11.1 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,表达式中得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度。
通用CPU(general-purposeCPU)是难以直接实现两个8比特字节直接相加运算(虽然机器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去执行计算。
#include <stdio.h>
int main()
{//int a = 10;//int b = 20;//int c = a + b;//a和b这两个整型计算得时候什么都不发生,因为都是整型char a = 20;char b = 130;char c = a + b;//a是char类型,b是char类型,这两个加的结果放到c里面//首先得把a和b提升为整型类型,再计算,提升的过程就叫整型提升printf("%d\n", c);return 0;
}a和b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c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
//正数的整型提升
#include <stdio.h>
int main()
{//int a = 10;//int b = 20;//int c = a + b;//a和b这两个整型计算得时候什么都不发生,因为都是整型char a = 20;//00000000 00000000 00000000 00010100 - 补够32个位 - 20的原反补//现在要把20放到a里面,可是a是char类型,只能存8个比特位,存的是低八个位//00010100 - a里面正真放的数据char b = 130;//00000000 00000000 00000000 10000010 - 补够32个位 - 130的原反补//现在要把130放到b里面, 可是b是char类型, 只能存8个比特位, 存的是低八个位//10000010 - b里面正真放的数据char c = a + b;//00010100 - a里面正真放的数据//+//10000010 - b里面正真放的数据//在相加之前a和b都不到一个整型的大小,所以要整型提升//那么我们知道int其实就是signed int，这是规定。//但是char是不是signed char,这取决于编译器//在VS上char就等价于signed char//那么既然是有符号的char,那么(00010100)的最高位就是符号位//前面说过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(补0)。//00000000 00000000 00000000 00010100 - a提升后的结果,b也一样(最高位补1)//11111111 11111111 11111111 10000010 - b提升后的结果//计算//11111111 11111111 11111111 10010110 - 相加后的结果(补码)//将加完之后的结果放到c里面,c是char类型,只能存放最低八个位(截断)//10010110 - c(补码)//%d - 打印有符号的整数,c是char类型,所以还得整型提升//11111111 11111111 11111111 10010110 - (补码)//10000000 00000000 00000000 01101001 - 补码取反//10000000 00000000 00000000 01101010 - 补码取反+1//结果是 -106printf("%d\n", c);//-106return 0;
}
那么这里为啥算出的是106呢?而不是150。
整型提升是悄悄发生的,我们是观察不到的,但我们要知道底层是存在整型提升的。
11.2 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。
整型提升讨论的是:表达式中char和short类型的值
算术转换讨论的是:类型大于等于整型类型的类型
下面的层次体系称为寻常算术转换。
long doubledoublefloatunsigned long intlong intunsigned intint//计算int和long int类型就必须把int类型转换成long int类型
//计算unsigned int和long int类型就必须把unsigned int类型转换成long int类型如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名靠后,那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行计算。
#include <stdio.h>
int main()
{int a;double b;a + b;//计算a+b的话会把int类型的a转换成double类型,向上转换return 0;
}11.3 问题表达式解析
11.3.1 表达式1
//=表达式的求值部分由操作符的优先级决定。
//表达式1
a*b + c*d + e*f表达式1在计算的时候,由于*比+的优先级高,只能保证,*的计算是比+早,但是优先级并不能确定第三个*比第一个+早执行。
所以仅仅有操作符的优先级和结合性这样的属性对于这个表达式来说我依然能够确定两条计算路径,这样的表达式是没办法确定它的唯一计算路径的。
对于这个例子来说好像怎么算都可以,但是如果这里的a是个表达式,b也是个表达式呢,c,d,e,f都有可能是表达式,而这些表达式里面可能用了同一个变量,对这些变量的修改,那么谁先算谁后算是有影响的。
所以这样的表达式可能存在计算结果不统一的问题。以后再写代码的时候还是不要这样写了。
11.3.2 表达式2
//表达式2
c + --c;同上,操作符的优先级只能决定自减--的运算符在+的运算的前面,但是我们没有办法得知,+操作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后求值,所以结果是不可预测的,是由歧义的。
11.3.3 表达式3
//表达式3
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 10;i = i-- - --i * (i = -3) * i++ + ++i;printf("i = %d\n", i);return 0;
}出自《C和指针》
表达式3在不同的编译器中测试结果:非法表达式程序的结果。
11.3.4 表达式4
//表达式4
#include <stdio.h>
int fun()
{static int count = 1;return ++count;
}
int main()
{int answer;answer = fun() - fun() * fun();printf("%d\n", answer);//输出多少？return 0;
}这个代码是有问题的,虽然在大多数的编译器上求得结果是相同得,但是上述代码answer = fun() - fun() * fun();中我们只能通过操作符得优先级得知:先算乘法,再算减法。
但是函数得调用先后顺序无法通过操作符得优先级确定。
11.3.5 表达式5
//表达式5
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;int ret = (++i) + (++i) + (++i);printf("%d\n", ret);printf("%d\n", i);return 0;
}
//尝试在linux环境gcc编译器，VS2013环境下都执⾏，看结果。
这段代码中的第一个+在执行的时候,第三个++是否执行,这个是不确定的,有位依靠操作符的优先级和结合性是无法确定第一个+和第三个++的先后顺序。
11.4 总结
即使有了操作符的优先级和结合性,我们写出的表达式依然有可能不能通过操作符的属性确定唯一的计算路径,那这个表达式就是存在潜在风险的,建议不要写出特别复杂的表达式。