运算符与表达式

目录

1.运算符

2.表达式

3.运算符的分类

3.1 算术运算符

++(自增运算符)

– – (自减运算符)

3.2 关系运算符

3.3 逻辑运算符

C语言逻辑运算符是 "惰性运算"

3.4 位运算符

1.~ 按位取反

2. & 按位与

3. | 按位或

4. ^ 按位异或

有两个变量 a,b 要交换a和b的值 不适用其他临时变量

5. << 按位左移

6. >> 按位右移

7.掩码(mask)

8.总结

3.5 赋值运算符

赋值表达式的值：就是赋值完之后 左边那个操作数的值

3.6 条件运算符

? : 三目运算符

3.7 逗号运算符

3.8 指针运算符

3.9 求字节运算符

3.10 分量运算符

3.11 下标运算符

3.12 强制类型转换

4.运算符的优先级和结合性

1.运算符

什么是运算符

运算符是用来表示某种运算(操作)的符号

如：+ - * / % 等

根据运算符需要带几个操作数(运算符) 分为

> 单目运算符：该运算符只需要一个操作数 如 ： ++ - - &(取地址符) 等

> 双目运算符：该运算符需要两个操作数 如 ：+ - * / % 等

> 三目运算符：该运算符需要三个操作数 如： **? :**

结合性：决定先算哪个操作数的问题

从左至右结合 从右至左结合

举个例子

在C语言中 已知 + 的结合性 从左至右

a + b 和 b + a 在C语言中含义不一样的

运算符的优先级

> 在含有多个运算符的表达式中 决定先算哪个运算符 后算哪个运算符

> 如： a + b*c

单目运算符 > 算术运算符 > 关系运算符 > 逻辑运算符 > 赋值运算符 > 逗号运算符

2.表达式

什么是表达式

> 表达某个意思的式子

> C语言中的表达式一般来说是用 运算符连接操作数的式子 如: 3 + 5

表达式的值

> 是一个表达式 就一定会有一个值 这个值就是表达式的值

> 表达式最终需要表达某个意思 某个意思就是表达式的值 3.运算符的分类

3.运算符的分类

3.1 算术运算符

进行算术运算的运算符

++ -- 单目运算符

* / % 双目运算符

+ - 双目运算符

+ - * / 只需要操作数是一个数(整数可以 浮点数可以)

% 取余 要求两个操作数必须是 整数

如：

3 + 4

3.5 + 4.7

3.5 * 6

3.3 / 2

5 % 3

3 % 3.3 error

4 / 2 => 2

5 / 2 => 2

5 / 3 => 1

5 / 2.0 => 2.5

(double)(3/2) => 1.0

(double)3 / 2 => 1.5

++(自增运算符)

自增(+1) 运算符 单目运算符 要求操作必须为一个左值(lvalue)

在C语言中 只有变量才具备左值

• 前置++: ++在前面 ++x
• 后置++: ++在后面 x++```

– – (自减运算符)

自减(+1) 运算符 单目运算符 要求操作必须为一个左值(lvalue)

在C语言中 只有变量才具备左值

• 前置- -: - - 在前面 - - x
• 后置- -: - -在后面 x- -

表达式的值 做完表达式之后 i 的值

i++ i i = i + 1

++i i+1 i = i + 1

i-- i i = i - 1

--i i-1 i = i - 1

例子： int i = 5; int j = 6; int a; a = (i++) + (i+j);//a=17 或 a = (i+j) + (i++);//a=16

3.2 关系运算符

用来判断两个东西的 关系的运算符 关系：数值大小关系 "比 数值大小"

双目运算符 结合性 从左至右

> < >= <= ==(等于) != (不等于)

关系表达式： 用关系运算符连接起来的表达式 如 a > b

关系表达式的值

• ​ 关系成立
• ​ 关系不成立 0

如：

5 > 3 表达式的值是 1

5 > 7 表达式的值是 0

5 >= 5 表达式的值是 1

5 > 4 > 3 表达式的值为 0

结合型 从左至右

==> (5>4) > 3

==> 1 > 3

==> 0

5 > 4 > 3 是一个合法的表达式 是拿 5 > 4 的值 和 3 进行比较

在C语言中 5 > 4 > 3 这个表达式和数学上 "5 > 4 > 3" 的含义是不一样的

(1) C语言中 5 > 4 > 3 <===> (5 > 4) > 3

(2) 数学上 5 > 4 >3 是 "5 > 4" 并且 "4 > 3"

3.3 逻辑运算符

! 逻辑非 单目运算符 "取反"

&& 逻辑与 双目运算符 "并且" 从左至右

|| 逻辑或 双目运算符 "或者" 从左至右

逻辑表达式：用逻辑运算符 (! && ||) 连接起来的式子 称为 逻辑表达式

逻辑表达式的值

• ​ 真：1
• ​ 假：0

但是非0 也是逻辑真

a b a&&b a||b

真 真 真 真

真 假 假 真

假 真 假 真

假 假 假 假

例子 int a = 4; int b = 5; a && b ==> 1 a || b ==> 1 !a && b ==> 假 && 真 ==> 0

注意优先级

5 > 3 && 8 < 4 - !0

5 > 3 && 8 < 4 - 1

5 > 3 && 8 < 3

1 && 0 ==> 真 && 假 ==> 假 ==> 所以表达式的值 0

练习

1. 分析如下程序的输出结果 #include <stdio.h> int main() { int a,b,c,d,m,n; a = 1; b = 2; c = 3; d = 4; m = 1; n = 1; (m = a > b) && (n = c > d); printf("%d %d %d %d %d %d\n",a,b,c,d,m,n);//1 2 3 4 0 1 }

C语言逻辑运算符是"惰性运算"

a && b && c

只有当a为真 才需要判断b的值

只有当 a b 都为真 才需要判断 c的值

a || b || c

只要a的值为真 就不需要判断b和c的值

只有 a 和 b都为假 才需要判断 c 的值

总之 如果实现知道了表达式的值啦 那么后面的运算符或表达式就不执行了

练习：

2. 分析如下程序的输出结果 注：&& 的优先级比 || 高 提示：考虑运算符的结合性(从左至右) //优先级不等于求值顺序 优先级只是为了确保正确的分组 求值一定是从左往右 //(group) || (c = c - 1) int a = 0,b = 1,c = 1; int d = a && (b = b - 1) || (c = c - 1); printf("%d %d %d %d\n",a,b,c,d);//0 1 0 0 /* ( a && (b = b - 1) ) || (c = c - 1) x || y 0 || 0 */ //a || (group) int a = 1,b = 1,c = 1; int d = a || (b = b - 1) && (c = c - 1); printf("%d %d %d %d\n",a,b,c,d);//1 1 1 1 /* a || ( (b = b - 1) && (c = c - 1) ) x || y x为1 所以y式子 不执行 */ int a = 0,b = 1,c = 1; int d = a || (b = b - 1) && (c = c - 1); printf("%d %d %d %d\n",a,b,c,d);//0 0 1 0 /* a || ( (b = b - 1) && (c = c - 1) ) x || y x为0 所以y的值会影响整个式子的值 当y为0 整个式子为0 当y为1 整个式子为1 所以 y需要执行 0 || 0 */

3.4 位运算符

位运算符 是 按bit位展开来进行的运算 意思就是说 操作数会展开为 bit位 然后再进行运算

位运算符要求 操作数必须为整数

~ 按位取反

& 按位与

| 按位或

^ 按位异或

<< 按位左移

>> 按位右移

除了 ~（按位取反) 是单目运算符之外 其他所有的都是双目运算符 结合性 从左至右

1.~ 按位取反

1 -> 0 0 -> 1 !3 逻辑非 ==> 0 ~3 (假设 int 占 32bits) 00000000 00000000 00000000 0000 0011 11111111 11111111 11111111 1111 1100 <-- ~3

NOTE：

> 按位取反 ~ 和 逻辑非 ！

> 都是单目运算符

• !x 对于x没有要求
• ~x 要求x 是整数

练习：

1.分析如下程序的输出结果 #include <stdio.h> int main() { int a = ~(-3); printf("%d\n",a);// 2 printf("%u\n",a);// 2 /* |-3|的原码: 00000000 00000000 00000000 0000 0011 11111111 11111111 11111111 1111 1100 取反 补码: 11111111 11111111 11111111 1111 1101 +1 <-- -3在计算机中的存放形式 ∴ ~(-3) 00000000 00000000 00000000 0000 0010 */ int b = !(-3); printf("%d\n",b);// 0 printf("%u\n",b);// 0 }

2. & 按位与

a & b 双目运算符 结合性:从左至右

例子：假设int 占 32bits

3 & 5 == 1

00000000 00000000 00000000 0000 0011

& 00000000 00000000 00000000 0000 0101

00000000 00000000 00000000 0000 0001

3 & 7 == 3

00000000 00000000 00000000 0000 0011

& 00000000 00000000 00000000 0000 0111

00000000 00000000 00000000 0000 0011

练习

1.假设有一个整型变量a 我要把a的bit5 变为0 其他bit位保持不变 该如何操作

a = a & 0xFFFFFFDF;

或

a = a & ~(1<<5) ;

结论：

• 一个bit位 与 0 进行 "按位与&" 操作 结果为0
• 一个bit为 与 1 进行 "按位与&" 操作 结果 保留原值

3. | 按位或

a | b 双目运算符 结合性 从左往右

例子：假设int占 32bits

3 | 5 == 7

00000000 00000000 00000000 0000 0011

| 00000000 00000000 00000000 0000 0101

00000000 00000000 00000000 0000 0111

3 | 7 == 7

00000000 00000000 00000000 0000 0011

| 00000000 00000000 00000000 0000 0111

00000000 00000000 00000000 0000 0111

练习：

1.假设有一个整型变量a 我要把a的bit5 置1 其他bit位保存不变 该如何操作

a = a | 0x00000020;

或

a = a | (1<<5);

结论

• 一个bit位 与 1进行 "按位或|"操作 结果为1
• 一个bit为 与 0进行 "按位或|"操作 结果 保留原值

4. ^ 按位异或

异或：求异 不同为1 相同为0

例子：假设int占32bits

2^32 == 34

00000000 00000000 00000000 0000 0010

^ 00000000 00000000 00000000 0010 0000

00000000 00000000 00000000 0010 0010

3 ^ 7 == 4

00000000 00000000 00000000 0000 0011

^ 00000000 00000000 00000000 0000 0111

00000000 00000000 00000000 0000 0100

练习

1.假设有一个整型变量a 我要把a的bit5 保持不变 其他位取反 该如何操作

a = a ^ 0xFFFFFFDF;

或

a = a ^ ~(1<<5);

结论

• 一个bit位 与0进行 "按位异或"操作 结果保留原值
• 一个bit位 与1进行 "按位异或"操作 结果 取反

有两个变量 a,b 要交换a和b的值 不使用其他临时变量

> 异或可以实现

a = a ^ b;

b = a ^ b;

a = a ^ b;

证明:

a b a = a ^ b b = a ^ b a = a ^ b

0 0 a=0 b=0 a=0 b=0 a=0 b=0

0 1 a=1 b=1 a=1 b=0 a=1 b=0

1 0 a=1 b=0 a=1 b=1 a=0 b=1

1 1 a=0 b=1 a=0 b=1 a=1 b=1

5. << 按位左移

a << n 双目运算符 结合性 从左至右 "把a按bit位 整体左移n位"

• 高位左移后 直接丢弃 低位空出来的n位 直接补0
• 如果丢弃的高位都是0的话 那么左移n位 就表示 乘以 2的n次方

1 << 4 含义 • 1 是int 类型字面量，二进制：00000001（以常见 32 位 int 为例） • << 左移运算符，整体左移 4 位，低位补 0 1 → 二进制 00000001 1 << 4 → 二进制 00010000，十进制 16

练习：

1.构造一个整数(32bits) bit7 和 bit5 为 1 其他bit位 为0 该如何构造

(1 << 5) | (1 << 7)

6. >> 按位右移

x >> n 双目运算符 结合性 从左至右 "把a按bit位整体 右移 n位"

• 低位右移 直接丢弃 高位补什么
• 对于无符号数 高位补0
• 对于有符号数 高位补 符号位

练习：

分析如下程序的输出结果 #include <stdio.h> int main() { int a = -1; a = a >> 31; printf("%d\n",a);// -1 printf("%u\n",a);// 2^32 -1 unsigned int b = -1; b = b >> 31; printf("%d\n",b);//1 printf("%u\n",b);//1 }

7.掩码(mask)

• 掩码是一种位模式
• 掩码中为1的bit位 表示我们要选取的bit位集合
• 通俗来讲 就是表示你对哪些bit位感兴趣

如：

我们要选取 bit0 和 bit1 那么 掩码 0x3

00000000 00000000 00000000 0000 0011

如果 mask = 0xFF 表示我要选取 低八位

00000000 00000000 00000000 1111 1111

例子：

1.假设有一个整型变量 x = 0x345678AB 我要选取x的低八位

低八位的掩码 0xFF

x & ( (1<<8)-1 ) ==> 0xAB

2.假设有一个整型变量x 我想要选取x中的 bit5开始的4个bit位(往高位走) 该如何操作 mask: 00000000 00000000 0000 0001 1110 0000 mask: ( (1<<4) - 1) << 5 注： ( (1<<4) -1 ) : 0xF x & mask xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx & 00000000 00000000 00000001 11100000 00000000 00000000 0000000x xxx00000 --> ( x & ( 0xF << 5 ) ) ( x & ( 0xF << 5 ) ) >> 5

8.总结

清0 : &0

置1 : |1

取反 : ^1

3.5 赋值运算符

a = b 双目运算符 结合性 "从右往左" 把表达式b的值 赋值给 a

赋值运算符的优先级 排倒数第二 倒数第一是逗号运算符

a = b

把表达式b的值 赋值给a（把这个值b写入到a的地址中去a需要具备一个可写的地址(左值) "变量"）

赋值符号左边的操作数必须为"可写的地址"

例子

5 = 5 //error 5 == 5 //ok 2 + 3 = 5;//2 + 3 表达式 不具备左值 int x = 2,y = 3; x + y = 5;//error x + y也是表达式 x = 5;//ok x++ = 6; /* 4-赋值运算符.c: In function ‘main’: // 赋值操作的左边需要是一个左值 4-赋值运算符.c:6:9: error: lvalue required as left operand of assignment 6 | x++ = 6; | ^ */

赋值表达式：由赋值运算符连接操作数的式子 称为 赋值表达式

赋值表达式的值：就是赋值完之后 左边那个操作数的值

y = x = 3;

==>

y = (x = 3); //x = 3 是一个赋值表达式这个表达式的值 就是 x的值

把赋值表达式 x = 3 的值 赋值给 y

复合的赋值运算符：赋值运算符可以和算术运算符、位运算符组成复合的赋值运算符

+= -= *= /= %=

>>= <<= |= &= ^=

a += b;//===> a = a + b;

a <<= 2;// ===> a = a << 2;

3.6 条件运算符

? : 三目运算符

expression ? a : b

• 先判断 expression 的值 如果它的值为真(非0) 则整个表达式的值为 a
• 如果它的值为假(0) 则整个表达式的值为 b

  if(a > b) { x = 250; } else { x = 360; } x = (a>b?250:360); 或 a>b?(x = 250):(x = 360);

3.7 逗号运算符

a,b 双目运算符 结合性 从左至右 优先级最低

先计算表达式a的值 然后再算 表达式b的值整个逗号表达式的值就是最右边那个表达式的值

表达式1，表达式2

例子

a = (3,2) //a的值为 2

这是把表达式 (3,2) 的值 赋值为 a

a = 3,a = 2

a = 3,a = 2,a = 4

=> (a = 3,a = 2),a = 4

逗号表达式的形式可以是下面这样的

表达式1，表达式2，表达式3， …. , 表达式n

• 求值顺序：先算表达式1 再算表达式2 再算表达式3 …. 最后算表达式n的值
• 整个逗号表达式的值 就是最右边那个表达式的值

分析如下程序的结果

int main() { int a,b,c,d; int e = (a = 5,b = 6,c = 7,d = 8); printf("%d %d %d %d %d\n",a,b,c,d,e);//5 6 7 8 8 }

3.8 指针运算符

* 指向运算符

& 取地址运算符

3.9 求字节运算符

sizeof()

int a[10];//数组名为a 数组元素个数10个 a[0] ~ a[9] 数组元素的类型 int

sizeof(a[0]): 4 bytes

sizeof(a) : 40 bytes

3.10 分量运算符

.

->

3.11 下标运算符

[]

如：

取数组的元素

a[0]

a[1]

....

3.12 强制类型转换

(类型)表达式=

(int)3.5

(int)(3.2+4.9) ==> 8

(int)3.2 + 4.9 ==> 7.9

4.运算符的优先级和结合性