C语言 - 运算符 | 数据类型

■ 算术运算

C 语言一共有 34 种运算符，其中算术运算有 7 种

1. 加 +     还可表示正号

2. 减 -      还可表示负号

3. 乘 *   

4. 除 /        于浮点型是除运算；于整型是取整运算

5. 取余 %   注：参与运算的数据都必须是整数，且运算结果只和左侧数据的正负相关：左为负则结果就是负；左为正则结果就是正

6. 自增 ++

7. 自减 --

代码示例：如何实现加 1 运算

int a = 1;
a=a+1;// 方式一
a+=1; // 方式二
a++;  // 方式三
++a;  // 方式四

a++ 和 ++a 的区别：a++ 先参与运算后再加 1；++a 先加 1 后再参与运算

int a = 10;
int b = 0;
int c = 6;

printf("a++ = %d\n",a++);// 输出 10   a 的实际值是 11
printf("++a = %d\n",++a);// 输出 12   a 的实际值是 12

b = ++a;
printf("a = %d b = %d\n",a,b);// a = 13   b = 13

b = a++;
printf("a = %d b = %d\n",a,b);// a = 14   b = 13　　因 a++ 先参与运算，所以 b 经赋值后是 13

b = (a++)+(++c);// 14 + 7
printf("a = %d b = %d c = %d\n",a,b,c);// a = 15   b = 21  c = 7

■ 赋值运算

赋值运算共计 11 种

1. 简单赋值　　　　 =

2. 复合算术赋值       +=     -=     *=     /=     %=

3. 复合位运算赋值    &=     |=      ^=     >>=   <<=

int b;
int a = 10+5;
a = b = 10;// 从右向左赋值，左值不能是常量

int a;
a+=5;// 等价于 a = a+5;
a*=5;// 等价于 a = a*5
a+=5*6+4;// 等价于 a = a+(5*6+4);

代码示例：错误地使用运算符

// 对常量进行自加或自减
int d = 10++; // 编译报错

// 切勿使同一变量在同一运算中多次自增或自减
int d = 10;
int c = d++ + ++d;// 计算机并没有那么智能，存在歧义的指令，会产生警告
// 如何改正：添加小括号的目的，就是明确执行顺序
int x = (d++)+(++d);

■ 关系运算

关系运算的结果只有 2 种情况：真和假。注：C 语言中没有布尔类型

条件成立就为真，值是 1；条件不成立就为假，值是 0

有 6 种关系运算符，分别是：<     <=     >     >=     ==     !=　　其中 == 和 != 优先级相等、其他四个关系运算符的优先级相等，注意 == 和 != 的优先级低于后四者

关系运算符中若优先级相同则 从左往右 结合，比如 4 > 3 < 2 则运算顺序是  (4 > 3) < 2。关系运算的优先级小于算术运算，比如 3 + 4 > 8 -2   相当于  (3 + 4) > (8 - 2)

■ 逻辑运算

逻辑运算有 3 种：与 &&、或 ||、非 !

逻辑运算结果也只有两个：真或假

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
/*
 *  C 语言里面虽然没有布尔类型的，但是在 C99 标准里又定义了布尔类型变量
 *  C 语言要使用布尔类型，只需引入头文件 #include <stdbool.h> 即可
 */
int main(int argc, const char * argv[]) {

    int a = 7;
    int b = 9;
    bool result = a > b;
    printf("%d\n", result);// 0

    // 逻辑与的短路现象：逻辑与后面的不再判断
    int c = -5;
    result = a > b && ++c;
    printf("逻辑与结果：%d\n", result);   // 0
    printf("验证逻辑与的短路现象 %d\n",c); // -5

    // 逻辑或的短路现象：逻辑或后面的不再判断
    result = a < b  ||  c--;
    printf("逻辑或的结果：%d\n",result);   // -5
    printf("验证逻辑或的短路现象 %d\n", c );// 0

    return 0;
}

■ 条件运算

单目运算：1 个数值参与的运算 

双目运算：2 个值参与的运算

三目运算：3 个数值参与的运算。注：C 语言中唯一的一个三目运算，格式如 条件表达式 ? 数值 x : 数值 y

■ 位运算

就是按二进制位进行运算，有 6 种：位与 &、位或 |、位非 ~、位异或 ^、左移 <<、右移 >>

1. 位与：两个二进制位均为 1         则结果为 1 否则为 0

2. 位或：两个二进制位有一个为 1  则结果为 1 否则为 0

3. 位异或：两个二进制位不相等     则结果为 1 否则为 0。它有以下特点

    ① 相同的整数异或后的结果是 0

    ② 异或运算顺序可以交换，比如 9^5^9 == 9^9^5

    ③ 任何数值跟 0 进行异或，结果还是原来的数值。比如 a^b^a == b

4. 位非：~0111 = 1000

5. 左移 <<：a<<n 把整数 a 的二进制位全部左移 n 位，高位丢弃，低位补零。左移 n 位的实质其实是乘以 2 的 n 次方，但是要考虑到符号位会被丢弃，所以结果可能会改变正负性。比如 9<<2 的结果 9 * 2^2 = 36：0000 1001  ->  0010 0100

6. 右移 >>：a>>n 把整数 a 的二进制位全部右移 n 位，低位丢弃，符号位不变。一般情况下高位用符号位补齐，右移的实质其实是除以 2 的 n 次方

代码示例：位运算

1. 通过位异或运算可交换两个变量的值

int a = 101;
int b = 202;
a = a^b;
b = a^b;
a = a^b;
printf("a=%d,b=%d\n",a,b);

2. 通过按位与运算可判断整数奇偶性

printf("请输入需要判断的整数:\n");
int n = 0;
scanf("%d",&n);
if((n&1)==1)
　　printf("这个数是奇数\n");
else if((n&1)==0)
　　printf("这个数是偶数\n");

3. 把一个整数按照二进制格式输出

void putBinary(int number){

    // 以 32 位机器数为例：int 占 4 字节
    int count = (sizeof(number)<<3) - 1;
    printf("%d\n",count);// 31

    // 遍历输出二进制
    while(count >= 0){
        // 将这个整数右移 count 位后，进行位与 1 的操作，即可获取到该位数
        int value = (number >> count)&1;
        printf("%d",value); // 输出

        // 每四位搞一个间隔
        if(count % 4 == 0){

             printf(" ");
        }
        count--;
    }
    printf("\n");
}

日志输出

■ 其他运算符

其他常见的运算符还有以下几种

1. 逗号运算

2. 指针运算符：取内容 * 和 取地址 &

3. 求字节运算符 sizeof：用于计算数据类型所占的字节数。 注：它是个运算符，不是函数

4. 特殊运算符：括号() 、下标[ ]、成员 (-> 和 . ) 

■ 类型转化

显式类型转化：采用强制手段进行数据类型转化

隐式转换发生在不同数据类型的量混合运算时，由编译器系统自动完成，自动转换遵循以下规则

1. 若参与运算量的类型不同，则先转换成同一类型然后进行运算。转换按数据长度增加的方向进行，以保证精度不降低（如 int 和 long 运算时，先把 int 转成 long 后再进行运算）

2. 在赋值运算过程中，赋值号两边量的数据类型不同时，赋值号右边量的类型转换成左边量的类型。比如右边数据类型长度比左边数据类型长时将丢失一部分数据（丢失的部分按四舍五入向前舍入）

注：char 型数据和 short 型数据参与运算时，必须先转换成 int 型数据！另外，所有浮点运算都是以双精度进行的，即使仅含 float 型运算的表达式也要先转化成 double 型后运算

代码示例：数据类型转化

    double d = (double)3/2;  // d 是 1.500000，
    double e = (double)(3/2);// 先计算 3/2 值，再对结果进行强制类型转换 e 是 1.000000

    int a = 10/3;      // a 是 3
    double b = 10/3;   // b 是 3.000000
    double c = 10.0/3; // c 是 3.333333

    int x = 10.8;     // 会有数据精度丢失警告 x 是 10
    double y = 10.6+6;// y 是 16.600000
    int z = (int)10.8;// z 是 10

    float pi = 3.14;
    int s = 0,r = 5;
    s = r * r * pi;// r 和 pi 会转换成 double 型进行计算，结果为 double 型。但是 s 是整型，故最终结果是整型
    printf("s = %d\n",s);// 78