操作符和表达式

我们在初始C语言已经大致了解了操作符，我们今天一起详细解剖操作符。

操作符

C语言操作符很多，但大致进行分类后，有以下几种操作符

//算数操作符
+ - * / %
//移位操作符
<<    >>
//位操作符
&  |
//赋值操作符
=  += -= *= /= ...
//单目操作符
sizeof() ! ++  -- & * 
//关系操作符
> >= < <= ==
//逻辑操作符
&& ||
//条件操作符
?:
//逗号表达式
 ,
//其他操作符
[] ()  ->  .   ...

算数操作符

算数操作符再常见不过，
加减乘除，取余。
+ - * /操作符和我们数学上的一样。
值得注意的是
/

int c=10/3; 
   c=10.0/3;
   c=10/3.0; //c结果为3
   (double)c=10.0/3; //能计算出小数值

C语言中，/需要至少一个操作数为浮点数，才能使结果为浮点数，并且记得存在浮点数中。
%求余（取模）操作符
只能计算两个整型之间的结果，结果也为整型。

移位操作符

这里说的移位，指的是移动二进制位。
有左移，右移操作符。
<<左移操作符
向左移动二进制位

可以看到二进制左移后，a<<1是a的2倍，所以我们可以知道,左移一位，扩大2倍。
左移n位扩大2^n倍。
>>右移操作符
可想而知，右移操作符，也与左移效果类似，二进制位向右移动一位。
右边的二进制丢弃，右边的二进制位，并不是添像左移操作符一样添零，需要分情况讨论。
移位又分为算数移位和逻辑移位。
算数移位就是右移时，左边添加那一位是需要看二进制的符号位，添加。添加的哪一位和符号位相同。
逻辑移位就是不管左移还是右移操作，添加哪一位都是添0。
但我们需要移动一个负数时，显然逻辑移位会改变原数值得正负。
所以在一般的编译器下都采用算数移位。

可以看到右移操作原来的值缩小了2^n倍。
注意：左移和右移都要考虑移位后是否会溢出。
移位操作是针对移动正数位，
a>>-1这样移位错误，C语言未定义。

位操作符

位操作，有&（按位与） ,|（按位或），^（按位异或）~(按位取反)。
位操作符顾名思义，是针对二进制位的操作，有两个操作数进行，二进制位进行操作运算。
这里我们的二进制位都是指的补码，因为一个数以补码的形式存放在内存中。

//   00000000 00000000 00000000 00100010
//   00000000 00000000 00000000 11010110
// & 00000000 00000000 00000000 00000010  
// | 00000000 00000000 00000000 11110110
// ^ 00000000 00000000 00000000 11110100 

位操作符	作用
&	两操作数二进制位都为真（1）结果为真（1）否者为假（0）
|	两操作数二进制位为假（0）结果为假（0）否者为真（1）
^	一真（1）一假（0）结果为真（1），否者为假（0）
~	二进制位按位取反，1变0，0变1

位操作符的应用

//尝试写一下这个代码
include <stdio.h>
int main()
{
    int num1 = 1; //00000000 00000000 00000000 00000001
    int num2 = 2; //00000000 00000000 00000000 00000010
    num1 & num2; // 00000000 00000000 00000000 00000000
    num1 | num2; // 00000000 00000000 00000000 00000011
    num1 ^ num2; // 00000000 00000000 00000000 00000011
    return 0;
}

一道面试题小试牛刀

不创建新的变量，实现两个变量的交换。

//方法一
#include<stdio.h>
int main()
{
 int a=3; // 00000000 00000000 00000000 00000011
 int b=5; // 00000000 00000000 00000000 00000101
 a=a^b;  //  00000000 00000000 00000000 00000110
 b=a^b;  //  00000000 00000000 00000000 00000011
 a=a^b;   // 00000000 00000000 00000000 00000101
}

有趣的一道代码，利用^按位异或实现了两数的交换。
^异或操作符的性质
a^a=0;
a^0=a;
经常利用这两条性质解题，写出优秀的代码！

//方法二
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a=3;
  int b=5;
  a=a+b;  //a=8
  b=a-b; // b=3
  a=a-b; // a=5
}

求一个整数存储在内存中二进制1的个数

//方法一
#include<stdio.h>
int main()
{
 int n=10;
 int count=0;
 while(n)
 {
 	if(n%2==1)
 	{
 		count++;
 	}
 	n>>=1;
 }
 printf("输入二进制位1的个数：%d",count);
}

思考上面的代码是否存在问题
当n为负数时？
可以看到程序将会一直死循环下去。
我们优化一下！

//方法二
#include<stdio.h>
int main()
{
 	int i=0;
 	int count=0;
 	int num=-3;
 	for(i=0;i<32;i++)
 	{
 		if((num>>i)&1==1)   //移位并且判断最后一位是否为1
 			count++;
 	}
	return 0;
}

每次都要进行32次循环，我们是否可以再次优化一下！

//方法三
#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = -1; // 10000000 00000000 00000000 00000001
              //补码  11111111 11111111 11111111 11111111
    int i = 0;
    int count = 0;//计数
    while(num)
    {                    
        count++;          
        num = num&(num-1);//丢弃最后一位1
    }
    printf("二进制中1的个数 = %d\n",count);
    return 0;
}

上面这个代码是不是很神奇，一般人想不到，这就是代码的魅力！

赋值操作符

赋值操作符，我们再熟悉不过了。
我们可以通过赋值操作符，将一个变量改变成你想要的值！

#include<stdio.h>
int main()
{
 	int weight=180;
 	weight=125;  //不满意可以改变
 	//连续赋值
 	int a=13,b=0,c=0;
 	a=b=c=6;
 	//连续赋值操作缺点不易调试
}

复合赋值操作符

+= -= *= /= %= …

可以看到很多复合赋值操作符

   a+=2; ===>   a=a+2;
   a*3;  ===>   a=a*3;
     //其他运算符一个道理
   ....

这边是复合赋值操作符，使用起来很简单，也很方便！

单目操作符

//单目操作符就是只有一个操作数的操作符！
+   -   !   sizeof()   ++  --  ~  *  (类型)

+ -

这里的+ -都是单目操作符，并不是算数操作符中的+-!

    a=-5;  //-5这里的-指的是单目操作符！
    b=+5; //+5 +可以省略！

！
逻辑反操作符

 while(a!=0)   //这里就是！逻辑反操作符
 {
 	count++;   //a不为0count++；
 }
 while(!a)
 {
  count++;   //a为0count++；
 }

sizeof
是否感到很诧异，sizeof居然是操作符！
sizeof是比较特殊的一个操作符,并不是函数！
我们知道sizeof可以计算一个变量和类型的所占空间内存大小！

int main()
{
    int a = -10;
    int* p = NULL;
    printf("%d\n", !2);
    printf("%d\n", !0);
    a = -a;
    p = &a;
    printf("%d\n", sizeof(a));
    printf("%d\n", sizeof(int));
    printf("%d\n", sizeof a);      //这样写行不行？
    printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行？
	return 0;
}

可以看到当sizeof计算一个类型时，不添加括号，就会报错，然而计算一个变量的大小时却可以省略括号！
总结：sizeof计算类型所占内存大小时，括号不可省略。sizeof(类型),计算变量所占内存大小时，sizeof(变量)，sizeof变量

将错误更改一下，看一下运行结果！
sizeof和数组
我们知道sizeof可以计算变量的空间大小，所以我们经常通过sizeof计算一个数组的元素个数！
公式：sizeof（数组）/sizeof(数组的一个元素)

#include <stdio.h>
void test1(int arr[])
{
    printf("%d\n", sizeof(arr));//(2)
}
void test2(char ch[])
{
    printf("%d\n", sizeof(ch));//(4)
}
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    char ch[10] = {0};
    printf("%d\n", sizeof(arr));//(1)
    printf("%d\n", sizeof(ch));//(3)
    test1(arr);
    test2(ch);
    return 0;
}

问：
（1）、（2）两个地方分别输出多少？
（3）、（4）两个地方分别输出多少？

我们先通过自己计算一下！
计算结果！
（1）40 （2） 40 （3）10 （4） 10
而运行结果！

可以看到，运行结果并不是那样！
我们在思考一下这个结果，为啥结果会是4?
我们明明是将数组，直接传参过去 ，而通过sizeof计算的内存大小却不是，难道我们只传参了一个地址过去？

我们调试一下，发现就是假设的这样，数组传参并没有将整个数组传参过去，而是传参了一个指针！
而我们在x86也就是32位平台下，指针所占内存空间大小为4个字节。

++ --

 //前置++和--：
    #include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 10;
        int x = ++a;
        //先对a进行自增，然后对使用a，也就是表达式的值是a自增之后的值。x为11。
        int y = --a;
        //先对a进行自减，然后对使用a，也就是表达式的值是a自减之后的值。y为10;
        return 0;
    }
    
    //后置++和--
    #include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a = 10;
        int x = a++;
        //先对a先使用，再增加，这样x的值是10；之后a变成11；
        int y = a--;
        //先对a先使用，再自减，这样y的值是11；之后a变成10；
        return 0;
    }

总结： 前置++,--先进行自加操作，再使用！
后置++,--先使用再进行自加操作！

关系操作符

> >= < <= == (判断是否等于) ！=（判断不等于）

这些这是基本的关系操作符！
我们已经很常见了，我们看一下关系操作符的运行结果！
可以看到，当判断结果为真是，vs用1代表真，用0代表假。

注意：我们在测试，结果是否相等时，用==而不是赋值操作符=。

逻辑操作符

逻辑操作符，有逻辑与&&，逻辑或||

当我们要测试两个表达式结果时，如果要同时满足，使用逻辑与&&只需满足其中一个表达式结果时使用逻辑或||
我们要区分逻辑操作符和位操作符按位与&,按位或|区别！

#include<stdio.h>
int main()
{
     int a=3;//00000000 00000000 00000000 00000011
	 int b=1;//00000000 00000000 00000000 00000001
	printf("%d\n",a&b);
	printf("%d\n",a|b);
	printf("%d\n",a&&b);
    printf("%d\n",a||b);
			
return 0;
}

位操作符和逻辑操作符截然不同，一个是对整数的二进制进行操作，另一个是对表达式的结果进行判断！
&& 只有当两个表达式结果同时为真，结果才为真！
|| 只有当两个表达式结果同时为假，结果才为假！
逻辑表达式的特性！

#include<stdio.h>
int main()
{
 int a=3,b=5,c=6,i=0;
 i=a++&&++b;
 printf("%d %d\n",a,b);
 i=a++||++b;
 printf("%d %d\n",a,b);
return 0;
}

我们可以看到，逻辑或||第二个表达式，并没有执行。
这是为什么呢！

总结： 逻辑与&&当执行到表达式结果为假，便停止执行，后面的表达式！
逻辑或||当执行到表达式结果为真，便停止执行后面的表达式！
这就是我们常说的逻辑短路特点！

条件操作符

exp1 ? exp2 : exp3

条件操作符通常由3个表达式构成！又叫（三目操作符）！
如果exp1表达式结果为真，执行exp2,否者执行exp3
可以看到与我们的判断语句if类似！

#include<stdio.h>
int main()
{
   int a=5,b=3,max=0;
   //if判断语句求最大值
	if(a>b)
	{
	 max=a;
	}
	else
	{
	 max=b;
	}
	//条件表达式
	a>b?max=a:max=b;
return 0;
}

可以看到条件表达式的优点，可以大大的简化代码！

逗号表达式

exp1，exp2,exp3...expN

表达式之间用,分隔开，这就是逗号表达式。
表达式特点

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a=2,b=3,c=5;
	int i=(a++,b++,c);
	printf("a=%d b=%d c=%d i=%d",a,b,c,i);
return 0;
}

可以看到表达式i=(a++,b++,c);结果i=5也就是最后一个表达式c的值。
逗号表达式运算特点：
表达式从左往右依次计算，最后一个表达式的值，便是整个逗号表达式结果的值！

其他操作符

[]下标引用操作符 （）函数调用操作符 . ->结构成员访问操作符

[]下标引用操作符

操作数：一个数组名+一个索引值

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。

既然是两个操作数，那么两个操作数可以交换位置吗？

可以看到arr[9]等价9[arr]
但是我们并不介意用9[arr]

()函数调用操作符

( ) 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("hehe\n");
    }
    void test2(const char *str)
    {
        printf("%s\n", str);
    }
    int main()
    {
        test1();//实用（）作为函数调用操作符。
        test2("hello bit.");//实用（）作为函数调用操作符。
        return 0;
    }

. :结构体.成员名
->:结构体指针->成员名

#include <stdio.h>
struct Stu
{
    char name[10];
    int age;
    char sex[5];
    double score;
}；
void set_age1(struct Stu stu)
{
    stu.age = 18;
}
void set_age2(struct Stu* pStu)
{
    pStu->age = 18;//结构成员访问
}
int main()
{
    struct Stu stu;
    struct Stu* pStu = &stu;//结构成员访问
    
    stu.age = 20;//结构成员访问
    set_age1(stu);
    
    pStu->age = 20;//结构成员访问
    set_age2(pStu);
    return 0;
}