本篇是对各种操作符和表达式的求值的介绍

1.算数操作符

2.移位操作符

3.位操作符

4.赋值操作符

5.单目操作符

6.关系操作符

7.逻辑操作符

8.条件操作符

9.逗号表达式

10.下标引用操作符与函数调用操作符

11.结构体成员操作符

12.表达式求值

13.操作符的属性

1.算数操作符

+   加法
-   减法
*   乘法
/   取商
%   取余

算数操作符与数学类似，值得注意的是 / 和 % 。

float a,b;
a=10/3;      //值为3
b=10/3.0;    //3.3333333

/ 的两个操作数如果都是整数，那么进行的就是整数除法，两个操作数中至少有一个是小数时，才进行小数除法。而 % 的两个操作数都必须是整形。

2.移位操作符

<<     左移
>>     右移

移位操作符移动的是二进制位

整数的二进制位有三种形式：

原码

反码

补码

一个整形的大小是4个字节，所以占32个bit位，所以一个整形的二进制位一共有32位。第一位表示符号位，0表示整数，1表示负数。

整数在内存中都是以二进制的补码储存的

原码就是把整数从十进制转换成二进制数，然后补齐到32位得到

反码就是原码的符号位不变，其他的位全部按位取反得到的

补码就是把反码加一得到的

而正数的的原码，反码，补码都是相同的

所以，我们要计算的只有负数的补码

int a=0;
a<<1    //把a左移一位

我们知道，位移操作符是对整数的二进制位进行位移，而这个二进制位就是二进制的补码。

对负数进行操作时，要先算出负数的补码，在进行操作，然后再转换成原码就可以得到操作后的值

左移的规则

把补码整体向左移，左边的丢掉，右边补零

右移的规则

算数右移：右边丢弃，左边补原符号位

逻辑右移： 右边丢弃，左边补零

 在右移时，到底进行算数右移还是逻辑右移是取决于编译器的。（我当前的编译器是算数右移）

 此外，还有一个未定义的规则：不要移动负数位

int a=0;
a>>-1;

3.位操作符

&    按位与
|    按位或
^    按位异或

与位移操作符一样，也是对整数的二进制补码进行操作，

a&b a与b的二进制补码按位与（见零位零）。注意与取地址&区分，取地址&是单目操作符

a|b a与b的二进制补码按位或（见一为一）。

a^b a与b的二进制补码按位异或（相异为一，相同为零）。

 由上面的定义我们可以知道

a^a=0;
a^0=a;

当我们想交换a，b两个数时，我们可以使用这样一种方法（只能用于整数）

a=a^b;
b=a^b;
a=a^b;

 下面我们做一道例题：求出一个数在内存中存储的1的个数

思考：假设我们要判断一个数的在内存中存储的补码的最后一位是不是1，那我们只需要让这个数按位与一个1，如果结果是0，说明最后一位是0，如果结果是1，说明最后一位是1，那么当我们想要验证别的位时，我们只需要把1左移，然后把每一位都验证一边即可

int main()
{int n=0;scanf("%d",&n);int i,count;for(i=0;i<32;i++)if(1==(n<<i)&1)count++;printf("%d\n",count);return 0;
}

4.赋值操作符

=
+=
-=
*=
/=
%=
>>=
<<=
&=
|=
^=

这个比较好理解，就是赋值，需要注意的是

连续赋值：

a=x=y+1;

先把y+1赋给x，再把x赋给a

复合赋值：

a=a+2 <==> a+=2;
a=a>>1 <==> a>>=1;
a=a&4 <==> a&=4;

5.单目操作符

！      逻辑反
-       负值
+       正值
&       取地址
sizeof  计算类型创建的变量所占的内存大小，单位是字节
~       对一个数的二进制位按位取反（包括符号位）
--      前置，先减后用，后置，先用后减
++      前置，先加后用，后置，先用后加
*       解引用（间接访问）  *&a <==> a
(类型)  强制类型转换

逻辑反：C语言中，在c99之前，是没有表示真假的类型的，我们用0表示假，非0表示真，在c99中引入了布尔类型头文件是<stdbool.h>专门用来表示真假

bool flag1=ture;
bool flag2=false;

逻辑反就是把真变成假，假变成真。

取地址与解引用：取地址是取一个变量的地址，解引用是通过这个地址找到这个变量，所以他们经常成对使用

int a=10;
int* pa=&a;
*pa=5;
printf("%d",a);//输出结果为5

sizeof：可能会有初学者觉得它是一个函数，因为确实使用的时候也很像是函数，但其实sizeof是一个操作符，我们可以通过下面的代码验证。

int main()
{int a=10;printf("%d\n",sizeof a);printf("%d\n",sizeof(int));return 0;    //输出结果都是4
}

当我们省略a两边的括号时，代码依然可以跑起来，这就说明了sizeof不是函数，因为函数的括号是绝对不能省略的（这种省略的写法只是为了大家好区分sizeof是不是函数，并不支持大家这样去写，并且sizeof括号里如果是类型的话，也是不能省略括号的）

sizeof还有一个属性

int a=10;
short s=0;
printf("%d\n",sizeof(s=a+2));//输出2
printf("%d\n",s);            //输出0

为什么第二个没有输出12呢，因为sizeof（）括号中的表达式是不参与计算的，因为我们的电脑在执行我们写的源文件时，会先编译，再生成链接，最后生成.exe文件。而sizeof是在编译期间处理的，表达式则是在程序编好后才运行的。所以上面的代码中s的值没有被改变。

~按位取反：当我们想把某一个数的某一个二进制位变为1时，我们可以让这个数按位或一个1左移n位 a|(1<<n)，但是当我们想变回来时,可以用 a&(~(1<<n))实现。

还有当我们在读取多组数时，一般的代码为

while(scanf("%d",&n)!=EOF);
{…………;
}

但是我们也可以用这种方法写读取多组数

while(~scanf("%d",&n))
{…………;
}

原理是因为scanf读取失败时会返回一个EOF，而EOF的值是（-1），（-1）的补码全都是1，所以~（-1）的补码就全为0，表示0，而0又表示假，所以上述代码可以使循环停止。

6.关系操作符

>
>=
<
<=
==
!=

非常直观，没有什么难以理解的

需要注意的是：==不能用来判断两个字符串是否相等，"abcd"=="efg"比较的是这两个字符串的首字符的地址，比较字符串大小有一个专门的函数---strcmp。strcmp比较的是两个字符串对应位置上字符的大小，而不是长度，在比较时，如果字符串对应位置的字符相等则比较下一位，直到对应位置的字符不相等，则较大字符所在的字符串就是大的字符串。

7.逻辑操作符

&&   逻辑与  （见0为0）
||   逻辑或  （见1为1）

我们看下面的代码

int i=0;a=0;b=2;c=3;d=4;
i=a++ && ++b && d++;
printf("%d %d %d %d\n",a,b,c,d);//输出为1 2 3 4

上面的代码为什么输出是1 2 3 4而不是1 3 3 5呢？  因为对&&来说，如果左边的操作数为0，那么它的结果肯定是0，所以右边的值就不会计算了，对 || 也是一样，如果左边的操作数为1，那么值肯定为1，右边的操作数也不会计算了。

8.条件操作符

exp1?exp2:exp3

exp1为真，执行exp2，结果为exp2的结果

exp1为假，执行exp3，结果为exp3的结果

9.逗号表达式

exp1,exp2,exp3……,expN;

从左到右依次执行，整个表达式的结果为最后一个表达式的结果（前面的每个表达式都是要执行的）

10.下标引用操作符与函数调用操作符

[]    下标引用
()    函数调用

下标引用操作符就是我们在调用数组中的元素时用的[ ]。

arr[4] <==> *(arr+4) <==> *(4+arr) <==> 4[arr]

上面的代码更加说明了【】是一个操作符，数组名和下标是它的两个操作数。

函数调用操作符（）的操作数为函数名和参数。

11.结构体成员操作符

.    结构体.成员名
->   结构体指针->成员名

我们来通过下面的代码对这两个操作符进行一个区分

struct Stu
{char name[20];int age;float score;
};
void print1(struct Stu ss)
{printf("%s %d %f\n",ss.name,ss.age,ss.score);
}
void print2(struct Stu* ps)
{printf("%s %d %f\n",(*ps).name,(*ps).age,(*ps).score);printf("%s %d %f\n",ps->name,ps->age,ps->score);
int main()
{struct Stu s={"李四"，20，95.5}；print1(s);print2(&s);return 0;
}

 上面的代码会打印出三组数据，他们都是一样的，说明我们传的是结构体时，要用 结构体.成员名来访问，当我们传的是结构体指针时，可以用 结构体指针->成员名 来访问，也可以解引用指针然后用（*结构体指针）.成员名 来访问

12.表达式求值

隐式类型转换

C的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。

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长 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。

 简单来说就是CPU中最小的计算单位是一个整形的大小，所以当小于一个整形大小的变量要进行运算时，计算机要先把它变成整型进行运算，然后再变回去。

那么计算机是如何进行整形提升的呢?我们看下面的代码

int main()
{char c1=3;char c2=127;char c3=c1+c2;printf("%d\n",c3);return 0;
}

c1,c2都是字符型，而3，127都是整型，char中存放不下，所以会发生截断，下面我们来分析一下计算机的计算过程

char c1=3;
//00000000 00000000 00000000 00000011--3的补码
//00000011--c1
char c2=127;
//00000000 00000000 00000000 01111111--127的补码
//01111111--c2
//那么我们如何进行整型提升呢？
//负数：高位补1
//正数：高位补0
//无符号位：高位补0
char c3=c1+c2;
//00000000 00000000 00000000 10000010--130的补码
//10000010--c3
//符号位为1，表示负数，所以高位补1
//11111111 11111111 11111111 10000010--c3整型提升后的补码
//11111111 11111111 11111111 10000001--c3整形提升后的反码
//10000000 00000000 00000000 01111110--c3整形提升后的原码--（-126）
printf(%d\n",c3);//值为-126

上面我们就分析清楚了计算机到底是怎么进行整型提升的。

char c=1;
printf("%u\n",sizeof(c));  //1
printf("%u\n",sizeof(+c)); //4
printf("%u\n",sizeof(-c)); //4

上面这个代码的输出结果也说明了当c要进入表达式进行计算时，就会进行整型提升。

算数转换

当操作符对大于等于整型的不同类型的数进行操作时，会把其中一个数的类型转换成另一个数的类型，否则就无法进行操作，下面的层次体系称为寻常算术转换。

long double
double
float
ubsigned long int
long int
ubsigned int
int

上面的类型的转换优先级是从上到下排列的，即当一个long double类型与int类型的数据运算时，会把int转换成long double类型。

13.操作符的属性

（1）操作符的优先级

（2）操作符的结合性

（3）是否控制求值序列

 操作符的优先级有一个明确的表格，大家有兴趣可以去查找一下

只有相邻的两个操作符猜讨论优先级，当相邻的两个操作符优先级相同时，结合性起作用

结合性就像下面的代码：

a+b+c

两个操作符都是+，优先级相同，那么就通过他们的结合性判断先后顺序，+操作符是从左到右结合的，所以该式的计算顺序是a+b，再加c。

大多数操作符都是不控制求值顺序的

只有以下四个

逻辑与

逻辑或

条件操作符

逗号表达式

 就像上面所说，以逻辑与为例，当逻辑与的左边的操作数为0时，表达式必为0，所以不计算右边的表达式，这就是控制求值顺序。

下面有几个典型的错误表达式

a*b+c*d+e*f

这个表达式是有多种执行顺序的，如果abcdef都是变量，那么无论哪种路径都不会影响最终的值，但是当abcdef都是表达式的时候，并且如果他们当中还使用了一下相同的变量时，这时候不同的计算路径就很可能产生不同的结果，所以这是一个错误的表达式。

c=++c

这个代码的问题是我们不知道左边的c是在自加之前准备好还是自加之后，所以也有问题。

int i=10;
i=i-- - --i*(i=-3)*i++ + ++i;
printf("i=%d\n",i);

这个代码在不同的编译器里有不同的结果，所以也是存在问题。

int fun()
{static int count=1;return ++count;
}
int main()
{int answer;answer=fun()-fun()*fun();printf("%d\n",answer);
}

上述代码的问题在于每次调用fun函数时返回的值都不同，但是我们无法确定到底应该先调用那个fun函数。

综上所述，我们在写表达式的时候一定要注意，要根据操作符的属性，写出能够确定唯一执行路径的表达式，否则就是错误的表达式。