⽬录
1. 操作符的分类
2. ⼆进制和进制转换
3. 原码、反码、补码
4. 移位操作符
5. 位操作符：&、|、^、~
6. 单⽬操作符
7. 逗号表达式
8. 下标访问[]、函数调⽤()
9. 结构成员访问操作符
10. 操作符的属性：优先级、结合性
11. 表达式求值
1. 操作符的分类
• 算术操作符： + 、- 、* 、/ 、%
• 移位操作符:<<、>>
• 位操作符:& | ^
• 赋值操作符:= 、+= 、 -= 、 *= 、 /= 、%= 、、>>= 、&= 、|= 、^=
• 单⽬操作符： ！、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof、(类型)
• 关系操作符:> 、>= 、< 、<=、 == 、 !=
• 逻辑操作符： && 、||
• 条件操作符： ? :
• 逗号表达式： ,
• 下标引⽤： []
• 函数调⽤： ()
• 结构成员访问： . 、->
上述的操作符，我们已经讲过算术操作符、赋值操作符、逻辑操作符、条件操作符和部分的单⽬操作 符，今天继续介绍⼀部分，操作符中有⼀些操作符和⼆进制有关系，我们先铺垫⼀下⼆进制的和进制 转换的知识。
2. ⼆进制和进制转换
其实我们经常能听到 2进制、8进制、10进制、16进制 这样的讲法，那是什么意思呢？其实2进制、8 进制、10进制、16进制是数值的不同表⽰形式⽽已。 ⽐如：数值15的各种进制的表⽰形式：
15的2进制：1111
15的8进制：17
15的10进制：15
15的16进制：F
注意：
16进制的数值之前写：0x
8进制的数值之前写:0
我们重点介绍⼀下⼆进制： ⾸先我们还是得从10进制讲起，其实10进制是我们⽣活中经常使⽤的，我们已经形成了很多尝试：
• 10进制中满10进1
• 10进制的数字每⼀位都是0~9的数字组成， 其实⼆进制也是⼀样的
• 2进制中满2进1
• 2进制的数字每⼀位都是0~1的数字组成， 那么 1101 就是⼆进制的数字了。
2.1 2进制转10进制
其实10进制的123表⽰的值是⼀百⼆⼗三，为什么是这个值呢？其实10进制的每⼀位是有权重的，10 进制的数字从右向左是个位、⼗位、百位....，分别每⼀位的权重是1、10、100......
如下图：
2进制和10进制是类似的，只不过2进制的每⼀位的权重，从右向左是:1、2、4......如果是2进制的1101，该怎么理解呢？
2.1.1 10进制转2进制数字
2.2 2进制转8进制和16进制
2.2.1 2进制转8进制
8进制的数字每⼀位是0~7的数字，各⾃写成2进制，最多有3个2进制位就⾜够了，⽐如7的⼆ 进制是111，所以在2进制转8进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左每3个2进制位会换算⼀ 个8进制位，剩余不够3个2进制位的直接换算。如：2进制的01101011，换成8进制：0153，0开头的数字，会被当做8进制。
2.2.2 2进制转16进制
16进制的数字每⼀位是0~9,a~f的数字，各⾃写成2进制，最多有4个2进制位就⾜够了， ⽐如f的⼆进制是1111，所以在2进制转16进制数的时候，从2进制序列中右边低位开始向左每4个2进 制位会换算⼀个16进制位，剩余不够4个⼆进制位的直接换算。 如：2进制的01101011，换成16进制：0x6b，16进制表⽰的时候前⾯加0x
3. 原码、反码、补码
整数的2进制表⽰⽅法有三种，即原码、反码和补码。 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”。正整数的原、反、补码都相同。 负整数的三种表⽰⽅法各不相同。
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，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。
补码得到原码也是可以使⽤：取反，+1的操作。
以-10为例：
原码：10000000000000000000000000001010
反码：11111111111111111111111111110101
补码：11111111111111111111111111110110
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码。 为什么呢？
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。
4. 移位操作符
>>右移操作符
<<左移操作符
注：移位操作符的操作数只能是整数。
4.1 左移操作符
移位规则：左边抛弃、右边补0
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int n = num<<1;
printf("n= %d\n", n);
printf("num= %d\n", num);
return 0;
}
操作原理:
4.2 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
当使用右移操作符时是逻辑右移还是算数右移取决于编译器.
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int n = num>>1;
printf("n= %d\n", n);
printf("num= %d\n", num);
return 0;
}
操作原理:
警告⚠：对于移位运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。 例如：
int num = 10;
num>>-1;//error
5. 位操作符：&、|、^、~
位操作符有：
& //按位与
| //按位或
^ //按位异或
~ //按位取反 注：他们的操作数必须是整数。
#include <stdio.h>
int main()
{
int num1 = -3;
int num2 = 5;
printf("%d\n", num1 & num2);
printf("%d\n", num1 | num2);
printf("%d\n", num1 ^ num2);
printf("%d\n", ~0);
return 0;
}
运行原理:
对于整形来说：数据存放内存中其实存放的是补码.
-3的补码:111...1101
5的补码:000...0101
&:两数对应位上都为1,则为1;否则取0,得:
000...0101(补码),该数为整数,所以原码也是000...0101,即为5.
|:两数对应位上都为0,则为0;否则取1,得:
111...1101(补码),所以原码为100...0011,即为-3.
按位异或运算符 (^) 将其第一操作数的每个位与其第二操作数的相应位进行比较。 如果其中一个操作数中的位为 0，而另一个操作数中的位为 1，则相应的结果位设置为 1。 否则，将对应的结果位设置为 0。
此处可得:111...1000(补码),所以原码为100...1000,即为-8.
对0按位取反可得111...111(补码),所以原码为100...001,即为-1.
不能创建临时变量（第三个变量），实现两个整数的交换。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
a = a^b;
b = a^b;
a = a^b;
printf("a = %d b = %d\n", a, b);
return 0;
}
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1
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int count= 0;//计数
while(num)
{
if(num%2 == 1)
count++;
num = num/2;
}
printf("⼆进制中1的个数 = %d\n", count);
return 0;
}
//思考这样的实现⽅式有没有问题？
//⽅法2：
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = -1;
int i = 0;
int count = 0;//计数
for(i=0; i<32; i++)
{
if( num & (1 << i) )
count++;
}
printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count);
return 0;
}
//思考还能不能更加优化，这⾥必须循环32次的
//⽅法3：
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = -1;
int i = 0;
int count = 0;//计数
while(num)
{
count++;
num = num&(num-1);
}
printf("⼆进制中1的个数 = %d\n",count);
return 0;
}
//这种⽅式是不是很好？达到了优化的效果，但是难以想到⼆进制位置0或者置1编写代码将13⼆进制序列的第5位修改为1，然后再改回0
13的2进制序列： 00000000000000000000000000001101
将第5位置为1后：00000000000000000000000000011101
将第5位再置为0：00000000000000000000000000001101
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 13;
a = a | (1<<4);
printf("a = %d\n", a);
a = a & ~(1<<4);
printf("a = %d\n", a);
return 0;
}
6. 单⽬操作符
单⽬操作符有这些： ！、++、--、&、*、+、-、~ 、sizeof、(类型)
单⽬操作符的特点是只有⼀个操作数，在单⽬操作符中只有&和*没有介绍，这2个操作符，我们放在 学习指针的时候学习。
7. 逗号表达式
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。
8. 下标访问[]、函数调⽤()
8.1 []下标引⽤操作符
操作数：⼀个数组名+⼀个索引值(下标)
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。
8.2 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。
#include <stdio.h>
void test1()
{
printf("C program\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;
}
9.1 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。
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。
9.1.1 结构的声明
struct tag
{
member-list;
}variable-list;
例如:
struct stu
{
char name[20];//名字
int age;//年龄
char sex[5];//性别
char id[20];//学号
}; //分号不能遗漏9.1.2 结构体变量的定义和初始化
//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
9.2 结构成员访问操作符
9.2.1 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:
#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
9.2.2 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：
#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
#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;
}
10. 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。
10.1 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。
10.2 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（ = ）。
参考：https://zh.cppreference.com/w/c/language/operator_precedence
11. 表达式求值
11.1 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)的操作数的字节⻓度⼀ 般就是int的字节⻓度，同时也是CPU的通⽤寄存器的⻓度。 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-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，表达式中各种⻓度可能⼩于int⻓度的整型值，都必须先转换为 int或unsignedint，然后才能送⼊CPU去执⾏运算。
//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？
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
11.2 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
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.
11.3 问题表达式解析
11.3.1
表达式1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。
//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
所以表达式的计算机顺序就可能是：
a*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f
或者
a*b
c*d
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f
11.3.2 表达式2
//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。
11.3.3 表达式3
//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
11.3.4 表达式4
#include <stdio.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。
11.3.5 表达式5:
//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。
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。
11.4 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⻛险的，建议不要写出特别复杂的表达式。
标签：10,操作数,进制,int,C语言,详解,操作符,表达式 From： https://blog.csdn.net/2301_81918006/article/details/141203497