【C语言基础】：操作符详解(二)

弓.长.2024-02-26 23:56

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操作符详解

上期回顾：【C语言基础】：操作符详解(一)

一、上期扩展

【练习一】：不能创建临时变量（第三个变量）， 实现两个整数的交换。

方法一 ：我们可以运用加减法来实现这个功能。

分析：

交换前：a = 3，b = 5；

我们先让 a + b 然后把这个结果赋值给a，也就是a = a + b ；

现在a的值变成了8，而b的值还是5；

接下来我们让a - b ，把这个表达式赋值给吧，也就是b = a - b ；

现在a的值是8，b的值是3；

最后我们只要将a - b 这个表达式赋值给a就行啦，也就是a = a - b。

我们就会发现a和b的值发生了互换。

下面是代码实现：

c 复制代码 
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	printf("交换前：a = %d b = %d\n", a, b);
	a = a + b;// a = 8, b = 5
	b = a - b;// a = 8, b = 3
	a = a - b;// a = 5, b = 3
	printf("交换后：a = %d b = %d\n", a, b);
	return 0;
}

很明显，这种方法也存在着明显的不足，那就是当a和b的值比较大时，a和b可能会超出int的范围，会出现溢出的现象，导致无法进行值的互换。

方法二 ：按位异或实现

上次我们学习了位操作符，其中按位异或就是对应二进制位相同为0，相异为1。根据这个特性，我们也能实现这个功能。

分析：

首先我们要了解按位异或中几种特殊的情况。比如a ^ a ，a ^ 0 等等。

1101

1101

按位异或后的结果就是0,而任何数与0按位异或后还是它本身。

根据这个特点，我们也能实现a和b的互换。
注意：按位异或是支持交换律的。

下面说代码实现：

c 复制代码 
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	printf("交换前：a = %d b = %d\n", a, b);
	a = a ^ b;
	b = a ^ b;  
	// b = a ^ b ^ b, b ^ b就等于0
	// 现在a = a ^ b, b = a
	a = a ^ b;
	// a = a ^ b ^ a, 因为a ^ a等于0
	// 现在a = b, b = a
	printf("交换后：a = %d b = %d\n", a, b);
	return 0;
}

这种方法也存在着局限性，首先要知道按位操作符的操作数必须是整数，其次代码的可读性也不高，不方便他人理解。

【练习二】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。

方法一 ：通过不断的去模2，除2来获得二进制中1的个数。
注意：这里是指补码。

c 复制代码 
#include<stdio.h>
int count_one_of_bite(unsigned int n)
{
	int count = 0; // 计数
	while (n)
	{
		if (n % 2 == 1)
			count++;
		n = n / 2;
	}
	return count;
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	int ret = count_one_of_bite(n);
	printf("二进制中一的个数：%d\n", ret);
	return 0;
}

方法二：n & (n - 1)

c 复制代码 
#include<stdio.h>
int count_one_of_bite(unsigned int n)
{
	int count = 0; // 计数
	while (n)
	{
		count++;
		n = n & (n - 1);
	}
	return count;
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	int ret = count_one_of_bite(n);
	printf("二进制中一的个数：%d\n", ret);
	return 0;
}

二、单目操作符

单目操作符（Unary Operator）是一种只操作一个操作数的操作符。

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

  1. 正号 (+)：用于表示正数，例如 +5 表示正数 5。
  2. 负号 (-)：用于表示负数，例如 -5 表示负数 5。
  3. 递增 (++)：用于将操作数的值增加 1。可以作为前缀 (++i) 或后缀 (i++) 使用。
  4. 递减 (--)：用于将操作数的值减少 1。可以作为前缀 (--i) 或后缀 (i--) 使用。
  5. 取址 (&)：用于获取变量的内存地址，例如 &x 表示变量 x 的地址。
  6. 解引用 (*)：用于访问指针所指向的内存中的值。例如，*ptr 表示指针 ptr 指向的值。
  7. 逻辑非 (!)：用于求取操作数的逻辑非，即取反。例如，!x 表示 x 的逻辑非。
  8. 按位取反 (~)：用于对操作数执行按位取反操作。例如， ~ x 表示对 x 的每个位取反。

这些是 C 语言中常用的一些单目操作符。它们可以用来执行各种不同的操作，如数值运算、递增递减、逻辑运算和位运算等。

三、逗号表达式

逗号表达式（Comma Expression）是一种由逗号操作符连接起来的表达式，其特点是依次计算每个子表达式，并返回最后一个子表达式的值作为整个表达式的值。逗号表达式的一般形式如下：

c 复制代码 
expr1, expr2, expr3, ..., exprN

在逗号表达式中，逗号操作符 , 用于连接多个子表达式。在计算逗号表达式时，每个子表达式都会按顺序依次执行，但整个表达式的值将是最后一个子表达式的值。

逗号表达式在 C 语言中可以用于一些特定的场景，如在 for 循环的初始化和迭代部分、函数调用参数中以及变量初始化等地方。例如，在 for 循环中使用逗号表达式可以同时初始化多个变量：

c 复制代码 
for (int i = 0, j = 10; i < 10; i++, j--) {
    // 循环体
}

在函数调用参数中使用逗号表达式可以依次计算多个表达式并将它们作为函数的参数：

c 复制代码 
int result = myFunction(a, b, c+1, d*2);

逗号表达式的使用要谨慎，因为它可能会使代码变得难以理解。在某些情况下，使用逗号表达式可能降低代码的可读性，因此应该根据具体情况慎重考虑是否使用。

【练习】

c 复制代码 
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);  // 逗号表达式
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

可以看到，第六行是一个逗号表达式，从左到右依次进行计算，最后返回最右边的结果。

四、下标访问[]、 函数调用()

[ ] 下标引用操作符

操作数：一个数组名 + 一个索引值(下标)

【举例】

c 复制代码 
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。

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。

【举例】

c 复制代码 
#include <stdio.h>
void test1()
{
 	printf("hehe\n");
}
void test2(const char *str)
{
	printf("%s\n", str);
}
int main()
{
	test1(); //这⾥的()就是作为函数调⽤操作符。
	test2("hello world");//这⾥的()就是函数调⽤操作符。
	return 0;
}

五、结构成员访问操作符

结构体

结构体（Struct）是一种用户自定义的数据类型，用于将不同类型的数据组合成一个单独的实体。结构体能够将多个变量打包成一个整体，方便操作和传递。

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。

结构体的声明包括两个部分：结构体模板的定义和结构体变量的声明。

  1. 结构体模板的定义：
c 复制代码 
struct 结构体名称 {
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // 更多成员...
};

其中，"结构体名称" 是用户定义的结构体类型的名称，可以根据需要自行命名。"成员1"、"成员2" 等是结构体中的成员变量，每个成员变量都有自己的数据类型。

【示例】：坐标结构体的定义

c 复制代码 
struct Point {
    int x;
    int y;
};

这个结构体定义了一个名为 Point 的结构体类型，它有两个成员变量 x 和 y，都是 int 类型。

  1. 结构体变量的声明：
c 复制代码 
struct 结构体名称 变量名称;

在结构体定义之后，可以通过声明结构体变量来创建实际的结构体对象。

【示例】：使用上述定义的 Point 结构体来声明一个名为 p 的结构体变量

c 复制代码 
struct Point p;

现在，变量 p 是一个具有两个成员变量的结构体对象。可以通过 . 运算符来访问结构体的成员变量，例如 p.x 或 p.y。

另外，C 语言还提供了一种更简洁的方式来声明结构体变量，即使用 typedef 关键字：

c 复制代码 
typedef struct {
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // 更多成员...
} 结构体名称;

这样就可以直接使用 结构体名称 来定义结构体变量，而不需要再写 struct 关键字。例如：

c 复制代码 
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;
Point p;

这里的 Point 就是一个结构体类型，并且可以直接用于声明结构体变量。

c 复制代码 
//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

结构体成员的直接访问

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：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
struct Point
{
	int x;
	int y;
}p = { 1,2 };
int main()
{
	printf("x: %d y: %d\n", p.x, p.y);
	return 0;
}


使用方式：结构体变量.成员名

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：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
struct Point
{
 int x;
 int y;
};
int main()
{
 struct Point p = {3, 4};
 struct Point *ptr = &p;
 ptr->x = 10;
 ptr->y = 20;
 printf("x = %d y = %d\n", ptr->x, ptr->y);
 return 0;
}


使用方式：结构体指针->成员名

综合举例：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Stu
{
 char name[15];//名字
 int age; //年龄
};
void print_stu(struct Stu s)
{
 printf("%s %d\n", s.name, s.age);
}
void set_stu(struct Stu* ps)
{
 strcpy(ps->name, "李四");
 ps->age = 28;
}
int main()
{
 struct Stu s = { "张三", 20 };
 print_stu(s);
 set_stu(&s);
 print_stu(s);
 return 0;
}

六、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。

c 复制代码 
3 + 4 * 5;

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 。

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( = )。

c 复制代码 
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 6 / 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。

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