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操作符详解

时间:2024-10-12 21:51:29浏览次数:9  
标签:10 优先级 进制 运算符 详解 操作符 表达式

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:

        1.        15 的 2 进制: 1111

        2.        15 的 8 进制: 17

        3.        15 的 10 进制: 15

        4.        15 的 16 进制: F

注:16 进制的数值之前写:0x         8 进制的数值之前写 :0

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 10 ,10 ,10 ...

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: 2 ,2 ,2 ...

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

                        由下往上依次所得的余数就是10进制转化出的2进制:1111101

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,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,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。

对于整形来说:数据存放内存中其实存放的是补码。

理由如下:

4. 移位操作符

<< 左移操作符

>> 右移操作符

: 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

4.2 右移操作符

移位规则:⾸先右移运算分两种:

                                                        逻辑右移1位演示

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:

5. 位操作符:&、|、^、~

位操作符有: & 、| 、^、~

: 他们的操作数必须是整数。

例如:

⼀道变态的⾯试题:

6. 单⽬操作符

单⽬操作符有: !、 ++ 、--、 & 、 * 、 + 、- 、 ~ 、 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。

例如:

int a = 1;

int b = 2;

int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);

求C等于多少?

结果C是13

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)

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。

9. 结构成员访问操作符

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。

9.1.1 结构的声明

描述⼀个学⽣:

9.1.2 结构体变量的定义和初始化

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:

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:

使用方式:结构体指针->成员名

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。

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 。

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( = )。

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 / 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。

可自行参考: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(默认)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unsigned int,然后才能送⼊CPU去执⾏运算。

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。

1.        // 负数的整形提升

2.        char c1 = -1;

3.        变量 c1 的⼆进制位 ( 补码 ) 中只有 8 个⽐特位:4.        

4.        1111111

5.        因为 char 为有符号的 char

6.        所以整形提升的时候,⾼位补充符号位,即为 1

7.        提升之后的结果是:

8.        11111111111111111111111111111111

9.       

10.        // 正数的整形提升

11.        char c2 = 1;

12.        变量 c2 的⼆进制位 ( 补码 ) 中只有 8 个⽐特位:

13.        00000001

14.        因为 char 为有符号的 char

15.        所以整形提升的时候,⾼位补充符号位,即为 0

16.        提升之后的结果是:

17.        00000000000000000000000000000001

18.        

19.        // ⽆符号整形提升,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

1.        long double

2.        double

3.        float

4.        unsigned long int

5.        long int

6.        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。

所以表达式的计算机顺序就可能是:

11.3.2 表达式2

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

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。

11.4 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,优先级,进制,运算符,详解,操作符,表达式
From: https://blog.csdn.net/hongdu66/article/details/142885617

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