彻底搞懂操作符：C语言表达式核心手册

一.进制转换

1.有哪些进制

二进制：是由0和1两个数组成，满2进1；例如4的二进制为：0100
八进制：是由0和1两个数组成，满8进1；例如10的八进制为：012
十进制：是由0~9组成的，也是我们平常算数所用的
十六进制：是由0至9,a至f组成，满16进1；例如30的十六进制为：1b

那如何将这些进制进行转换呢？

2.如何转换

我们可以利用二进制当中间枢纽，例如八进制转十六进制，可以先将八进制转换为二进制，再将二进制转换为十六进制。

如八进制：0153转换成十六进制
首先转换为二进制，因为我们知道，八进制的每一位都相当于二进制的三位，例如0153中的3转换二进制是011，同理0153中的5转换二进制是101，0153中的1转换二进制是01，按排列从右到左可得八进制0153的二进制为01101011；

再将二进制01101011转换为十六进制，因为十六进制的每一位相当于二进制的四位，例如01101011中的1011转换十六进制是b，01101011中的0110转换十六进制是6，得到二级制01101011转换成十六进制为6b；

最后我们得到八进制0153转换成十六进制为6b。

总结：某进制—>二进制—>想要的进制

二.原码、反码、补码(二进制)

整数的二进制表示法有三种，即原码、反码和补码；分为两类，一类是有符号的，另一类是无符号的。

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(先看有没有符号位)，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。

1.有符号

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”。

例如(取32位)：

2.无符号

无符号整数的三种 2 进制表示相同，没有符号位，每⼀位都是数值位。

例如(取32位)：

对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。
缘由：

因为在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）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。

三.位移操作符(<< >>)

移位操作符的操作数只能是整数。

1.左移操作符( << )

移位规则：左边抛弃、右边补0。

如图所示：

代码参考：

#include<stdio.h>intmain(){intnum=10;intn=num<<1;printf("n = %d\n",n);printf("num = %d\n",num);return0;}

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。

逻辑右移：

算术右移：

代码参考：

#include<stdio.h>intmain(){intnum=10;intn=num>>1;//int n = num >> -1;对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的,所以这种写法是错误的printf("n = %d\n",n);printf("num = %d\n",num);return0;}

四.位操作符(& | ^ ~)

位操作符的操作数必须是整数。

写一个小代码，如下所示：

#include<stdio.h>intmain(){intnum1=-3;intnum2=5;printf("%d\n",num1&num2);printf("%d\n",num1|num2);printf("%d\n",num1^num2);printf("%d\n",~0);return0;}

运行结果：

我们可以看到
num1 & num2 = num2；
num1 | num2 = num1；
num1 ^ num2 = -1；
~0 = -1；

这是如何计算的呢？
这就要结合前面所说的补码以及位操作符各自的计算规则了，最后返回原码。

按位与 &

规则：两位都为 1，结果才为 1

得num1 & num2 == num2；

按位或 |

规则：有一个为 1，结果就是 1

得num1 | num2 == num1；

按位或异 ^

规则：相同为 0，不同为 1

其中1是符号位
最后得num1 ^ num2 == -8；

按位或异 ~

规则：0 变 1，1 变 0

所以~0 == 1; ~1 == 0;

五.逗号表达式

逗号表达式就是用逗号隔开的多个表达式，从左向右依次执行。

表达式1,表达式2,表达式3,...,表达式n

整个表达式的结果是最后⼀个表达式的结果。

例如：

inta=(3+4,5*2,10-3);

1. 先算 3+4 --> 7（结果丢弃）
2. 再算 5*2 --> 10（结果丢弃）
3. 最后算 10-3 --> 7
   所以：a = 7

六.下标访问( [ ] )和函数调用( ( ) )

这在之前数组和函数分别有讲，就不再罗嗦了，直接看代码参考一下：

下标访问 [ ]

intarr[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 ()

#include<stdio.h>ret_typefun_name()//ret_type-->函数返回类型{//函数体}ret_typefun_name1(形式参数)//ret_type-->函数返回类型{//函数体}intmain(){fun_name();//这⾥的()就是作为函数调用操作符fun_name1(形式参数);//这⾥的()就是函数调用操作符。//函数名return0;}

七.结构成员访问操作符

1.什么是结构体以及结构体的声明

结构体就是 C 语言里，你自己定义的一种 “复合型数据类型”，可以把多个不同类型的变量打包在一起。

结构体的声明：

structtag{member-list;}variable-list;

注意：其中variable-list可以省略，但是;不可以

举个例子，一个学生有他自己的学号(id)、姓名(name)、年龄(age)、成绩(score)等等；将这些单独定义变量(id、name、age、score)用结构体就能打包成一个整体，如下所示：

//定义一个结构体类型structStudent{intid;//学号charname[20];//姓名intage;//年龄floatscore;//成绩};

2.如何结构体变量的定义以及初始化

定义结构体变量的定义：

structStudentstu1;

直接初始化：

structStudentstu1={007,"张三",18,95.5};

3.结构体成员直接访问和间接访问

3.1直接访问

根据上述来写一简单代码展示结构体,如下所示：

#include<stdio.h>structStudent{intid;//学号charname[20];//姓名intage;//年龄floatscore;//成绩};intmain(){// 定义结构体变量并赋值structStudentstu={007,"张三",18,92.5};printf("学号：%d\n",stu.id);printf("姓名：%s\n",stu.name);printf("年龄：%d\n",stu.age);printf("成绩：%.1f\n",stu.score);return0;}

其中结构体成员的直接访问是通过点操作符(.)访问的，例如stu.id直接访问struct Student stu中的007。

3.2间接访问

如果是指针，则需要间接访问其对应的地址，用->

#include<stdio.h>structStudent{intid;charname[20];intage;floatscore;};intmain(){structStudentstu={1001,"小李",19,88.5};structStudent*p=&stu;printf("学号：%d\n",p->id);printf("姓名：%s\n",p->name);printf("年龄：%d\n",p->age);printf("成绩：%.1f\n",p->score);return0;}

由此我们可以看出
结构体变量：用.，stu.id
结构体指针：用->，p -> id(p -> id本质等价于(*p).id)

八.操作符的优先级和结合性

1.优先级

操作符优先级就是代码里的 “先算谁、后算谁”，和数学里 “先乘除后加减” 是一个道理。

例如程序代码中的int sum = (a+b) * c,()的等级比*高，所以(a+b)先运算，最后在乘c

#include<stdio.h>intmain(){inta=2,b=3,c=4;intsum=(a+b)*c;printf("%d\n",sum);return0;}

算出的结果是20，而不会是别的。

优先级表

==>相关链接

2.结合性

优先级相同的时候，从左往右算(左结合)，还是从右往左算(右结合)。

2.1左结合

算术：+-*/%
关系：<<=>>===!=
逻辑：&&||
移位：<<>>
逗号：,

例如：

a-b-c;//加减乘除

等价于：(a - b) - c

2.2右结合

一元运算符：!++--+ -（正负号）
赋值运算符：=+=-=*=/=
三元运算符：? :

例如：

a=b=c=10;//赋值

等价于：a = (b = (c = 10))

a?b:c?d:e;//三元运算符

等价于：a ? b : (c ? d : e)

九.表达式求值

1.整形提升

1.1何为整型提升

整型提升是 C 语言中小于int的整型在表达式中被自动隐式转换为int/unsigned int的规则，是表达式求值的前置步骤，目的是提升运算效率、避免精度丢失。

核心规则：

1. 若原类型所有值能被int表示 → 提升为int
2. 否则–>提升为unsigned int
3. 有符号类型：符号扩展（高位补符号位）
4. 无符号类型：零扩展（高位补 0）

1.2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。

例如：

chara,b,c;...chara=b+c;

b和c的值被提升为普通整型(int)，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。

1.3如何整型提升

举个例子，先看下面一段代码，算算它的结果是多少：

#include<stdio.h>intmain(){chara=20;charb=120;charc=a+b;printf("%d\n",c);return0;}

第一直觉会告诉你，等于140，那就把问题想得太简单了，最终运行结果答案是-116：

这是为什么呢？

整形提升规则：

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。

#include<stdio.h>intmain(){chara=20;//截断后存储到a//000000000000000000000000'00010100'-->补码//00010100charb=120;//000000000000000000000000'01111000'-->补码//011111000charc=a+b;//000000000000000000000000'00010100'//000000000000000000000000'01111000'//000000000000000000000000'10001100'//000000000000000000000001'10001100'//10001100--->cprintf("%d\n",c);//111111111111111111111111'10001100'-->补码//100000000000000000000000'01110011'//100000000000000000000000'01110100'-->原码//-116return0;}

2.算术转换

在上面讲了操作符的优先性和结合性以及整型提升，那我们的算术转换就会更好理解了。

算术转换就是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。

寻常算术转换(从大到小依次排列)：

1.longdouble2.double3.float4.unsignedlongint5.longint6.unsignedint7.int

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运算。