C语言学习笔记-初阶（28）操作符详解2

1. 逗号操作符、逗号表达式

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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。整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。

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//代码1
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);//逗号表达式
c是多少？
//代码2
if (a =b + 1, c=a / 2, d > 0)
//代码3
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
}

2. 下标访问[操作符[ ]

操作数：一个数组名 + 一个索引值

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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。

3. 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。

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#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 bit.");//这⾥的()就是函数调⽤操作符。
 return 0;
}

4. 结构成员访问操作符

4.1 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。

4.1.1 结构的声明

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struct tag
{
 member-list;
}variable-list;

描述一个学生：

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struct Stu
{
 char name[20];//名字
 int age;//年龄
 char sex[5];//性别
 char id[20];//学号
}; //分号不能丢

4.1.2 结构体变量的定义和初始化

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//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

4.2 结构成员访问操作符

4.2.1 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：

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#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

4.2.2 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。如下所示：

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#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：

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#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;
}

++更多关于结构体的知识，后期在《第19讲：自定义类型：结构体》中讲解。++

5. 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。

5.1 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。

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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 。

5.2 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（ = ）。

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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。

参考：https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence

6. 表达式求值

6.1 整型提升

C语言中整型算术运算总是至少以缺省整型类型的精度来进行的。

为了获得这个精度，表达式中的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⻓度。

通用CPU（general-purpose CPU）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。

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//实例1
char a,b,c;
...
a = b + c;

b和c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a中。

如何进行整体提升呢？

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
无符号号整数提升，高位补0

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//负数的整形提升
  char c1 = -1;
  变量c1的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位：
  1111111
  因为 char 为有符号的 char
  所以整形提升的时候，⾼位补充符号位，即为1
  提升之后的结果是：
  11111111111111111111111111111111

//正数的整形提升
  char c2 = 1;
  变量c2的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位：
  00000001
  因为 char 为有符号的 char
  所以整形提升的时候，⾼位补充符号位，即为0
  提升之后的结果是：
  00000000000000000000000000000001
//⽆符号整形提升，⾼位补0

6.2 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。下⾯的层次体系称为寻常算术转换。

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long double
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
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。

6.3 问题表达式解析

6.3.1 表达式1

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//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，但是优先级并不能决定第三个 * 比第⼀个 + 早执行。

所以表达式的计算机顺序就可能是：

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a*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f

或者：

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a*b
c*d
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f

6.3.2 表达式2

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//表达式2
c + --c;

同上，操作符的优先级只能决定自减 -- 的运算在 + 的运算的前面，但是我们并没有办法得知， + 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，是有歧义的。

6.3.3 表达式3

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//表达式3
int main()
{
 int i = 10;
 i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
 printf("i = %d\n", i);
 return 0;
}

表达式3在不同编译器中测试结果：非法表达式程序的结果

6.3.4 表达式4

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#include <sdtio.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;
}

这个代码有没有实际的问题？有问题！

虽然在大多数的编译器上求得结果都是相同的。

但是上述代码 answer = fun() - fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知：先算乘法，再算减法。

函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。

6.3.5 表达式5

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//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。

gcc编译器的执行结果：

VS2022运行结果：

看看同样的代码产生了不同的结果，这是为什么？

简单看⼀下汇编代码，就可以分析清楚.

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，因为依靠操作符的优先级和结合性是无法决定第⼀个 + 和第三个前置 ++ 的先后顺序。

6.4 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，建议不要写出特别负责的表达式。