C语言操作符 - 技术栈

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[1. 操作符的分类](#1. 操作符的分类)

[2. 操作符的优先级和结合性](#2. 操作符的优先级和结合性)

优先级：

结合性：

操作符优先级示例：

[3. 左移操作符（<<）](#3. 左移操作符（<<）)

[4. 按位与操作符（&）](#4. 按位与操作符（&）)

[5. 按位异或操作符（^）](#5. 按位异或操作符（^）)

[6. 使用按位异或交换两个变量的值](#6. 使用按位异或交换两个变量的值)

[7. 整型提升与算术转换](#7. 整型提升与算术转换)

整型提升示例

算术转换

1. 操作符的分类

我们首先将操作符分类，并通过表格详细说明每种类型的操作符。操作符在C语言中非常重要，它们帮助我们完成各种计算任务，包括数学计算、逻辑判断、位运算等。

类别	操作符	说明
算术操作符	`+`, `-`, `*`, `/`, `%`	用于执行常见的数学运算，如加法、减法、乘法、除法和取余。
移位操作符	`<<`, `>>`	用于将二进制位进行左移或右移。右移时有逻辑右移和算术右移的区别。
位操作符	`&`, `	`,` ^`,` ~`
赋值操作符	`=`, `+=`, `-=`, `*=`, `/=`, `%=`等	用于给变量赋值，支持复合赋值操作（如+=，-=等）。
单目操作符	`!`, `++`, `--`, `&`, `*`, `+`, `-`, `~`, `sizeof`, `(type)`	只有一个操作数。用于逻辑非、自增、自减、地址获取、类型转换等。
关系操作符	`>`, `>=`, `<`, `<=`, `==`, `!=`	用于比较两个值的大小或是否相等。
逻辑操作符	`&&`, `
条件操作符	`?:`	三目运算符，用于简化条件判断的表达式。
逗号操作符	`,`	逗号分隔多个子表达式，按顺序执行每个表达式，并返回最后一个表达式的值。
下标访问	`[]`	用于访问数组元素。
函数调用	`()`	用于调用函数，并传递参数。
结构成员访问	`.`, `->`	用于访问结构体的成员。

2. 操作符的优先级和结合性

优先级：

优先级决定了在同一个表达式中，多个运算符的执行顺序。例如，在表达式中同时出现+和*时，乘法（*）的优先级高于加法（+），因此*会先执行。

结合性：

结合性决定了同一优先级的运算符的执行顺序。大部分运算符是左结合 的（即从左到右执行），少数是右结合 的（如赋值操作符=）。对于右结合的运算符，操作数会从右向左进行运算。

操作符类型	结合性
左结合操作符	大多数运算符，如 `+`, `-`, `*`, `&&`, `
右结合操作符	`=`, `?:`

操作符优先级示例：

复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 3;
    int b = 4;
    int c = 5;
    
    int result = a + b * c;  // 乘法优先级高于加法
    printf("result = %d\n", result);  // 输出: result = 23 (4 * 5 = 20, 3 + 20 = 23)
    return 0;
}

解释：

在a + b * c中，乘法操作b * c的优先级高于加法操作a + b，因此先计算b * c = 20，然后再进行加法运算3 + 20 = 23。

3. 左移操作符（<<）

左移操作符将二进制数向左移动，右侧填充0。左移操作通常会导致数值乘以2的倍数（每左移一位，数值乘以2）。

复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;  // 二进制：1010
    int n = num << 1;  // 左移1位
    printf("n = %d\n", n);  // 输出: n = 20 (二进制：10100)
    printf("num = %d\n", num);  // 输出: num = 10
    return 0;
}

解释：

num的二进制表示是1010（即10）。当执行num << 1时，num的所有位向左移动一位，右侧补充0，变成10100（即20）。
左移1位等于将原值乘以2，因此10 << 1的结果是20。

4. 按位与操作符（&）

按位与操作符&逐位比较两个整数的对应位，只有当两位都为1时，结果才为1，否则为0。

复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int num1 = -3;  // 二进制：11111111111111111111111111111101（补码）
    int num2 = 5;   // 二进制：00000000000000000000000000000101
    printf("%d\n", num1 & num2);  // 输出：5
    return 0;
}

解释：

-3的二进制补码为11111111111111111111111111111101，5的二进制为00000000000000000000000000000101。
按位与操作符会逐位比较这两个二进制数，当两个位都为1时，结果为1。因此，只有第三和第四位是1，结果为5。

5. 按位异或操作符（^）

按位异或操作符^逐位比较两个数的对应位，只有当两个位不相同时，结果才为1。

复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int num1 = 6;  // 二进制：00000000000000000000000000000110
    int num2 = 5;  // 二进制：00000000000000000000000000000101
    printf("%d\n", num1 ^ num2);  // 输出：3 (二进制：00000000000000000000000000000011)
    return 0;
}

解释：

6的二进制表示为00000000000000000000000000000110，5的二进制为00000000000000000000000000000101。
按位异或操作符会逐位比较这两个数的二进制表示，当对应位不相同时，结果为1。因此，结果是3。

6. 使用按位异或交换两个变量的值

这种技巧常用于不使用临时变量交换两个数的值。

复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    a = a ^ b;  // a = 10 ^ 20
    b = a ^ b;  // b = (10 ^ 20) ^ 20
    a = a ^ b;  // a = (10 ^ 20) ^ 10
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);  // 输出: a = 20, b = 10
    return 0;
}

解释：

使用^（异或操作符），通过一系列的异或操作，我们可以交换两个数的值。第一步是a = a ^ b，接着通过再次异或将原本的a和b值互换。
这个技巧避免了使用临时变量。

7. 整型提升与算术转换

C语言中的整型提升是指小类型（如char、short）会在进行算术运算时被自动转换为int类型。

整型提升示例

复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    char a = 5;
    short b = 10;
    int result = a + b;  // a 和 b 会提升为 int 类型进行加法
    printf("result = %d\n", result);  // 输出: result = 15
    return 0;
}

解释：

在a + b中，a是char类型，b是short类型。它们都被自动提升为int类型，因此加法操作是在int类型下进行的。

算术转换

当表达式中的操作数类型不同，C语言会根据某些规则进行类型转换。

复制代码

#include <stdio.h>

int main() {
    float a = 3.14;
    int b = 2;
    float result = a + b;  // b 会被转换为 float 类型
    printf("result = %.2f\n", result);  // 输出: result = 5.14
    return 0;
}

解释：

在a + b中，a是float类型，b是int类型。b会被自动转换为float类型，这样加法操作就会在float类型下进行。