学习笔记–C语言07–基本运算

     

    一、算术运算符

    算术运算符非常地简单,就是小学数学里面的一些加减乘除操作。不过呢,还是有一些语法细节需要注意的。

    1.加法运算符 +

    1 int a = 10;
    2 
    3 int b = a + 5;

    在第3行利用加法运算符 + 进行了加法运算,再将和赋值给了变量b,最终变量b的值是15

     

    2.减法运算符 或 负值运算符 -

    1 int b = 10 - 5;
    2 
    3 int a = -10;

    1> 在第1行利用减法运算符 - 进行了减法运算,再将差赋值给了变量b,最终变量b的值是5

    2> 在第3行中,这个 - 并不是什么减法运算符,而算是一个负值运算符,-10代表的是负十

     

    3.乘法运算符 *

    1 int b = 10 * 5;

    注意:乘法运算符并不是x或者X,而是星号*。变量b最终的值是50。

     

    4.除法运算符 /

    1 double a = 10.0 / 4;
    2 double b = 10 / 4;
    3  
    4 printf("a=%f, b=%f \n", a, b);

    注意:除法运算符并不是÷,而是一个正斜杠 /

    1> 第1行中的10.0是浮点型,4是整型,因此会将4自动类型提升为浮点型后再进行运算,最后变量b的值是2.5

    2> 第2行中的10和4都是整型,计算机中的运算有个原则:相同数据类型的值才能进行运算,而且运算结果依然是同一种数据类型。因此,整数除于整数,求出来的结果依然是整数,会损失小数部分。最后变量b的值是2。查看输出结果:

    3> 如果想让 整数除于整数 不损失精度的话,可以将某个整数强制转换为浮点型数据

    1 double a = (double)10 / 4;
    2 
    3 double b = 10 / (double)4;
    4 
    5 double c = (double)10 / (double)4;
    6 
    7 double d = (double) (10 / 4);
    
    
    • 10和4之间只要有1个强转为浮点型数据即可,另外1个整数会自动类型提升为浮点型数据。因此,变量a、b、c的值都是2.5。
    • 变量d的情况就不一样了,第7行代码的意思是先计算(10/4)的值,再将(10/4)的值强转为浮点型数据。(10/4)的值是2,将2强转为浮点型数据,那不也就是2么?所以,变量d的值是2

     

    5.模运算符 或称 取余运算符 %

    注意:这个%并不是除号÷,它是一个取余运算符,或者叫做模运算符。取余的意思是,取得两个整数相除之后的余数。比如,5除于2的余数是1,5除于3的余数是2。因此使用这个%有个原则:%两侧必须都为整数。下面的写法是错误的:

    1 int a = 5.0 % 2;

    编译器会直接报错,因为5.0并非整数。

    1> 正数取余

    1 int a = 5 % 2;
    2 int b = 2 % 5;

    简单计算可得:变量a的值为1,变量b的值为2

     2> 负数取余

    1 int a = -5 % 2;
    2 int b = 5 % -2;
    3 int c = -5 % -2;

    利用%求出来的余数是正数还是负数,由%左边的被除数决定,被除数是正数,余数就是正数,反之则反。因此变量a、b、c的值分别是-1、1、-1

     

    6.运算顺序

    1> 算术表达式

    用算术运算符将数据连接起来的式子,称为“算术表达式”。比如a + b、10 * 5等。如果表达式比较复杂的话,那么就要注意一下它的运算顺序。表达式的运算顺序是按照运算符的结合方向和优先级进行的。

    2> 结合方向

    算术运算符的结合方向是从左到右。例如表达式2+3+4,先计算2+3。

    3> 优先级

    优先级越高,就越先进行运算,当优先级相同时,参照结合方向。下面是算术运算符的优先级排序:

    负值运算符(-) > 乘(*)、除(/)、模(%)运算符 > 加(+)、减(-)运算符

    例如表达式4+5*8/-2的计算顺序为:-、*、/、+,最后的结果是-16

    4> 小括号

    如果需要先计算优先级低的可以使用小括号()括住,小括号的优先级是最高的!

    • 例如4+5*8-2默认的计算顺序是:*、+、-
    • 如果想先执行加法运算,就可以这样写:(4+5)*8-2,最后的结果都是不一样的

     

    二、赋值运算符

    赋值运算符又分两种:简单赋值运算符 和 复合赋值运算符。

    1.简单赋值运算符 =

    1> 简单用法

    其实这个等号 = 从讲变量开始就见过它了,它的作用是将右边的值赋值给左边。

    1 int a = 10 + 5;

    赋值运算符的结合方向是:从右到左,而且优先级比算术运算符低。因此先进行等号=右边的加法运算,运算完毕后再将结果赋值给等号右边的变量。最后变量a的值是15。

     

    2> 连续赋值

    1 int a, b;
    2 
    3 a = b = 10;
    • 在第1行分别定义了int类型的变量a、b
    • 第3行代码的意思:将10赋值给变量b,再把变量b的值赋值给a。所以最后变量a、b的值都是10

     

    3> 使用注意

    等号=左边只能是变量,不能是常量!常量都是不可变的,怎么可以再次赋值呢?下面的写法是错误的:

    1 10 = 10 + 5;

     

    2.复合赋值运算符

    • +=  加赋值运算符。如a += 3+2,等价于 a = a +(3+2)
    • -=  减赋值运算符。如a -= 3+2,等价于 a = a -(3+2)
    • *=  乘赋值运算符。如a *= 3+2,等价于 a = a *(3+2)
    • /=  除赋值运算符。如a /= 3+2,等价于 a = a /(3+2)
    • %=  取余赋值运算符。如a %= 3+2,等价于 a = a %(3+2)

    三、自增运算符和自减运算符

    1.简介

    • ++  自增运算符。如a++,++a,都等价于a = a+1
    • --  自减运算符。如a--,--a,都等价于a = a-1

    注意:你写个5++是错误的,因为5是常量。

     

    2.++a和a++的区别

    1> 单独使用++a和a++时,它们是没区别的

    1 int a = 10;
    2 a++;
    1 int a = 10;
    2 ++a;

    上面两段代码的效果都是让a的值+1,最后a的值都为11

     

    2> 下面这种情况,++a和a++就有区别了

    1 int a = 10;
    2 
    3 int b = ++a;
    1 int a = 10;
    2 
    3 int b = a++;

    上面两段代码的执行结果是有区别的。

    • 第1段代码:++a的意思是先对a执行+1操作,再将a的值赋值给b。因此最后a、b的值都是11
    • 第2段代码:a++的意思是先将a的值拷贝出来一份,然后对a执行+1操作,于是a变成了11,但是拷贝出来的值还是10,a++运算完毕后,再将拷贝出来的值10赋值给了b,所以最后变量b的值是10,变量a的值是11

    --a和a--的区别也是一样的。

     

    3> 再来看一个比较刁钻的例子

    1 int a = 10;
    2 
    3 a = a++;

    很多人一眼看上去,觉得最后a的值应该是11,其实最后a的值是10。前面已经说过a++的作用了,这里也是一样的。先将a的值拷贝出来一份,然后对a执行+1操作,于是a变成了11,但是拷贝出来的值还是10,a++运算完毕后,再将拷贝出来的值10赋值给了a,所以最后变量a的值是10

     

    四、sizeof

    * sizeof可以用来计算一个变量或者一个常量、一种数据类型所占的内存字节数。

    int size = sizeof(10);
    printf("10所占的字节数:%d", size);

    输出结果:,10是int类型的数据,在64bit编译器环境下,int类型需要占用4个字节

    * sizeof一共有3种形式

    • sizeof( 变量\常量 )
    sizeof(10);
    
    char c = 'a';
    sizeof(c);
    • sizeof  变量\常量
    sizeof 10;
    
    char c = 'a';
    sizeof c;
    • sizeof( 数据类型 )
    sizeof(float);

    注意,不可以写成sizeof float;

     

    五、逗号运算符

    * 逗号运算符主要用于连接表达式,例如:

    1 int a = 9;
    2 int b = 10;
    3 
    4 a = a+1 , b = 3*4;

    * 用逗号运算符连接起来的表达式称为逗号表达式,它的一般形式为:

    表达式1, 表达式2, … …, 表达式n

    逗号表达式的运算过程是:从左到右的顺序,先计算表达式1,接着计算表达式2,...,最后计算表达式n

    * 逗号运算符也是一种运算符,因此它也有运算结果。整个逗号表达式的值是最后一个表达式的值

    1 int a = 2;
    2 int b = 0;
    3 int c;
    4 
    5 c = (++a, a *= 2, b = a * 5);
    6 
    7 printf("c = %d", c);
    
    

    ++a的结果为3,a *= 2的结果为6,b = a * 5的结果为30。因此,输出结果为:

    这里要注意的是,右边的表达式是有用括号()包住的,如果不用括号包住,也就是:

    1 c = ++a, a *= 2, b = a * 5;
    2 printf("c = %d", c);

    输出结果将为:,因为c = ++a也属于逗号表达式的一部分,跟后面的a *= 2以及b = a * 5是相互独立的

     

    六、关系运算符

    1.“真”与“假”

    1> 默认情况下,我们在程序中写的每一句正确代码都会被执行。但很多时候,我们想在某个条件成立的情况下才执行某一段代码。比如微信的这个界面:

    如果用户点击了注册按钮,我们就执行“跳转到注册界面”的代码;如果用户点击了登录按钮,我们就执行“跳转到登录界面”的代码。如果用户没做出任何操作,就不执行前面所说的两段代码。像这种情况的话可以使用条件语句来完成,但是我们暂时不学习条件语句,先来看一些更基础的知识:如何判断一个条件成不成立。如果这个都不会判断,还执行什么代码。

    2> 在C语言中,条件成立称为“真”,条件不成立称为“假”,因此,判断条件是否成立,就是判断条件的“真假”。那怎么判断真假呢?C语言规定,任何非0值都为“真”,只有0才为“假。也就是说,108、-18、4.5、-10.5等都是“真”,0则是“假”。

     

    2.关系运算符的简单使用

    C语言中还提供了一些关系运算符,可以用来比较两个数值的大小。

    • <   小于。比如a<5
    • <=  小于等于。比如a<=5
    • >   大于。比如a>5
    • >=  大于等于。比如a>=5
    • ==  等于。比如a==5
    • !=  不等于。比如a!=5

    关系运算符的运算结果只有2种:如果条件成立,结果就为1,也就是“真”;如果条件不成立,结果就为0,也就是“假”。

    1 int a1 = 5 > 4; // 1
    2 
    3 int a2 = 5 < 4; // 0

     

    3.关系运算符的使用注意

    1> 关系运算符中==、!=的优先级相等,<、<=、>、>=的优先级相等,且前者的优先级低于后者

    例如2==3>1 :先算3>1,条件成立,结果为1。再计算2==1,条件不成立,结果为0。因此2==3>1的结果为0。

    2> 关系运算符的结合方向为“从左往右”

    例如4>3>2 :先算4>3,条件成立,结果为1。再与2比较,即1>2,条件不成立,结果为0。因此4>3>2的结果为0。

    3> 关系运算符的优先级小于算术运算符

    例如3+4>8-2 :先计算3+4,结果为7。再计算8-2,结果为6。最后计算7>6,条件成立,结果为1。因此3+4>8-2的结果为1。

     

    七、逻辑运算符

    有时候,我们需要在多个条件同时成立的时候才能执行某段代码,比如:用户只有同时输入了QQ和密码,才能执行登录代码,如果只输入了QQ或者只输入了密码,就不能执行登录代码。这种情况下,我们就要借助于C语言提供的逻辑运算符。

    C语言提供了3个逻辑运算符:&&(逻辑与)、||(逻辑或)、!(逻辑非)。注意:这些都是英文字符,不要写成中文字符。跟关系运算符一样,逻辑运算的结果只有2个:“真”为1,“假”为0

    1.&& 逻辑与

    1> 使用格式

    “条件A && 条件B”

    2> 运算结果

    只有当条件A和条件B都成立时,结果才为1,也就是“真”;其余情况的结果都为0,也就是“假”。因此,条件A或条件B只要有一个不成立,结果都为0,也就是“假”

    3> 运算过程

    • 总是先判断条件A是否成立
    • 如果条件A成立,接着再判断条件B是否成立:如果条件B成立,“条件A && 条件B”的结果就为1,即“真”,如果条件B不成立,结果就为0,即“假”
    • 如果条件A不成立,就不会再去判断条件B是否成立:因为条件A已经不成立了,不管条件B如何,“条件A && 条件B”的结果肯定是0,也就是“假”

    4> 举例

    逻辑与的结合方向是“自左至右”。比如表达式 (a>3) && (a<5)

    • 若a的值是4:先判断a>3,成立;再判断a<5,也成立。因此结果为1
    • 若a的值是2:先判断a>3,不成立,停止判断。因此结果为0
    • 因此,如果a的值在(3, 5)这个范围内,结果就为1;否则,结果就为0

    5> 注意

    • 若想判断a的值是否在(3, 5)范围内,千万不能写成3<a<5,因为关系运算符的结合方向为“从左往右”。比如a为2,它会先算3<a,也就是3<2,条件不成立,结果为0。再与5比较,即0<5,条件成立,结果为1。因此3<a<5的结果为1,条件成立,也就是说当a的值为2时,a的值是在(3, 5)范围内的。这明显是不对的。正确的判断方法是:(a>3) && (a<5)
    • C语言规定:任何非0值都为“真”,只有0才为“假。因此逻辑与也适用于数值。比如 5 && 4的结果是1,为“真”;-6 && 0的结果是0,为“假”

     

    2.||  逻辑或

    1> 使用格式

    “条件A || 条件B”

    2> 运算结果

    当条件A条件B只要有一个成立时(也包括条件A和条件B都成立),结果就为1,也就是“真”;只有当条件A和条件B都不成立时,结果才为0,也就是“假”。

    3> 运算过程

    • 总是先判断条件A是否成立
    • 如果条件A成立,就不会再去判断条件B是否成立:因为条件A已经成立了,不管条件B如何,“条件A || 条件B”的结果肯定是1,也就是“真”
    • 如果条件A不成立,接着再判断条件B是否成立:如果条件B成立,“条件A || 条件B”的结果就为1,即“真”,如果条件B不成立,结果就为0,即“假”

    4> 举例

    逻辑或的结合方向是“自左至右”。比如表达式 (a<3) || (a>5)

    • 若a的值是4:先判断a<3,不成立;再判断a>5,也不成立。因此结果为0
    • 若a的值是2:先判断a<3,成立,停止判断。因此结果为1
    • 因此,如果a的值在(-∞, 3)或者(5, +∞)范围内,结果就为1;否则,结果就为0

     

    5> 注意

    C语言规定:任何非0值都为“真”,只有0才为“假。因此逻辑或也适用于数值。比如 5 || 4的结果是1,为“真”;-6 || 0的结果是1,为“真”;0 || 0的结果是0,为“假”

     

    3.!   逻辑非

    1> 使用格式

    “! 条件A”

    2> 运算结果

    其实就是对条件A进行取反:若条件A成立,结果就为0,即“假”;若条件A不成立,结果就为1,即“真”。也就是说:真的变假,假的变真。

    3> 举例

    逻辑非的结合方向是“自右至左”。比如表达式 ! (a>5)

    • 若a的值是6:先判断a>5,成立,再取反之后的结果为0
    • 若a的值是2:先判断a>3,不成立,再取反之后的结果为1
    • 因此,如果a的值大于5,结果就为0;否则,结果就为1

    4> 注意

    • 可以多次连续使用逻辑非运算符:!(4>2)结果为0,是“假”,!!(4>2)结果为1,是“真”,!!!(4>2)结果为0,是“假”
    • C语言规定:任何非0值都为“真”,只有0才为“假。因此,对非0值进行逻辑非!运算的结果都是0,对0值进行逻辑非!运算的结果为1。!5、!6.7、!-9的结果都为0,!0的结果为1

     

    4.优先级

    逻辑运算符的优先级顺序为: 小括号() > 负号 - > ! > 算术运算符 > 关系运算符 > && > ||

    • 表达式!(3>5) || (2<4) && (6<1) :先计算 !(3>5)、(2<4)、(6<1),结果为1,式子变为1 || 1 && 0,再计算1 && 0,式子变为1 || 0,最后的结果为1
    • 表达式3+2<5||6>3 等价于 ((3+2) < 5) || (6>3),结果为1
    • 表达式4>3 && !-5>2 等价于 (4>3) &&  ((!(-5)) > 2) ,结果为0

    八、三目运算符

    1.N目运算符

    • 像逻辑非(!)、负号(-)这种只连接一个数据的符号,称为“单目运算符”,比如!5、-5。
    • 像算术运算符、关系运算符、逻辑运算符这种连接二个数据的负号,称为“双目运算符”,比如6+7、8*5、5>6、4 && 0、
    • 以此类推,连接3个数据的运算符,应该称为“三目运算符”

     

    2.三目运算符

    C语言提供了唯一一个三目运算符:条件运算符。

    1> 使用格式

    表达式A ? 表达式B : 表达式C

    2> 运算结果

    如果表达式A成立,也就是为“真”,条件运算符的结果就是表达式B的值,否则,就为表达式C的值

    3> 结合方向和优先级

    • 优先级顺序为:算术运算符 > 关系运算符 > 条件运算符 > 赋值运算符
    • 条件运算符的结合方向是“从右至左”
    1 int a = 3>4 ? 4+5 : 5>4 ? 5+6 : 6>7+1;

    上面的代码等价于

    1 int a = (3>4) ? (4+5) : ( (5>4) ? (5+6) : (6>(7+1)) );

    简化一下就是

    1 int a = 0 ? 9 : ( 1 ? 11 : 0 );

    继续简化为

    1 int a = 0 ? 9 : 11;

    所以a的值是11

    九、位运算符

    所谓位运算就是对每一个二进制位进行运算。C语言一共提供了6种位运算符,只能对整数进行操作,分别是:&按位与、|按位或、^按位异或、<<左移、>>右移、~取反。

    1.& 按位与

    1> 使用形式:整数a & 整数b

    2> 功能:整数a和b各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时,结果位才为1,否则为0。参与运算的数以补码方式出现。

    3> 举例:比如9&5,其实就是1001&101=1,因此9&5=1

    4> 规律:

    • 相同整数相&的结果是整数本身。比如5&5=5
    • 多个整数相&的结果跟顺序无关。比如5&6&7=5&7&6

     

    2.| 按位或

    1> 使用形式:整数a | 整数b

    2> 功能:整数a和b各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时,结果位就为1,否则为0。参与运算的数以补码方式出现。

    3> 举例:比如9|5,其实就是1001|101=1101,因此9|5=13

    4> 规律:

    • 相同整数相|的结果是整数本身。比如5|5=5
    • 多个整数相|的结果跟顺序无关。比如5|6|7=5|7|6

     

    3.^ 按位异或

    1> 使用形式:整数a ^ 整数b

    2> 功能:整数a和b各对应的二进位相异或。当对应的二进位相异(不相同)时,结果为1,否则为0。参与运算的数以补码方式出现。

    3> 举例:比如9^5,其实就是1001^101=1100,因此9^5=12

    4> 规律:

    • 二进制中,与1相^就会取反,与0相^保持原位
    • 相同整数相^的结果是0。比如5^5=0
    • 多个整数相^的结果跟顺序无关。比如5^6^7=5^7^6
    • 因此得出结论:a^b^a = b

     

    4.~ 取反

    1> ~为单目运算符,具有右结合性,使用形式:~整数a

    2> 功能:对整数a的各二进位进行取反(0变1,1变0)

    3> 举例:比如~9,其实就是~(0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001)=(1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110),因此~9=-10

     

    5.<< 左移

    1> <<是双目运算符,使用形式:整数a<<正数n

    2> 功能:把整数a的各二进位全部左移n位,高位丢弃,低位补0。左移n位其实就是乘以2的n次方。

    3> 举例:3<<4,3本来是0000 0011,左移4位后变成了0011 0000,因此3<<4 = 48 = 3 * 24

    4> 需要注意的是:由于左移是丢弃最高位,0补最低位,所以符号位也会被丢弃,左移出来的结果值可能会改变正负性

     

    6.>> 右移

    1> >>是双目运算符,使用形式:整数a>>正数n

    2> 功能:把整数a的各二进位全部右移n位,保持符号位不变。右移n位其实就是除以2的n次方。

    3> 举例:32>>3,32本来是0010 0000,右移3位后变成了0000 0100,因此32>>3 = 4 = 32 / 23

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