操作符详解（下）

1.单⽬操作符

单⽬操作符有这些： ！、++、–、&、、+、-、~ 、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 学习指针的时候讲解。

2.逗号表达式

exp1, exp2, exp3, …expN

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。

//代码1 
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1);//逗号表达式 
c是多少？
//代码2 
if (a = b + 1, c = a / 2, d > 0)
//代码3 
a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{
 //业务处理 
 //...
 a = get_val();
 count_val(a);
}
如果使⽤逗号表达式，改写：
while (a = get_val(), count_val(a), a>0)
{
 //业务处理 
}

3.下标访问[]、函数调⽤()

3.1 []下标引⽤操作符

操作数：⼀个数组名+⼀个索引值(下标)

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。

3.2 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。

#include <stdio.h>
void test1()
{
 printf("hehe\n");
}
void test2(const char *str)
{
 printf("%s\n", str);
}
int main()
{
 test1(); //这⾥的()就是作为函数调⽤操作符。 
 test2("hello bit.");//这⾥的()就是函数调⽤操作符。 
 return 0;
}

4.结构成员访问操作符

4.1 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； 描述⼀本书需要书名、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。

结构是⼀些值的集合，这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量，如： 标量、数组、指针，甚⾄是其他结构体。

4.1.1 结构的声明

struct tag
{
 member-list;
}variable-list;
//描述⼀个学⽣：
struct Stu
{
 char name[20];//名字 
 int age;//年龄 
 char sex[5];//性别 
 char id[20];//学号 
}; //分号不能丢 

4.1.2 结构体变量的定义和初始化

//代码1：变量的定义 
struct Point
{
 int x;
 int y;
}p1; //声明类型的同时定义变量p1 
struct Point p2; //定义结构体变量p2 
//代码2:初始化。 
struct Point p3 = {10, 20};
struct Stu //类型声明
{
 char name[15];//名字 
 int age; //年龄 
};
struct Stu s1 = {"zhangsan", 20};//初始化 
struct Stu s2 = {.age=20, .name="lisi"};//指定顺序初始化 
//代码3 
struct Node
{
 int data;
 struct Point p;
 struct Node* next; 
}n1 = {10, {4,5}, NULL}; //结构体嵌套初始化 
struct Node n2 = {20, {5, 6}, NULL};//结构体嵌套初始化

4.2 结构成员访问操作符

4.2.1 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：

#include <stdio.h>
struct Point
{
 int x;
 int y;
}p = {1,2};
int main()
{
 printf("x: %d y: %d\n", p.x, p.y);
 return 0;
}

使⽤⽅式：结构体变量.成员名

4.2.2 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：

#include <stdio.h>
struct Point
{
 int x;
 int y;
};
int main()
{
 struct Point p = {3, 4};
 struct Point *ptr = &p;
 ptr->x = 10;
 ptr->y = 20;
 printf("x = %d y = %d\n", ptr->x, ptr->y);
 return 0;
}

使⽤⽅式：结构体指针->成员名

综合举例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Stu
{
 char name[15];//名字 
 int age; //年龄 
};
void print_stu(struct Stu s)
{
 printf("%s %d\n", s.name, s.age);
}
void set_stu(struct Stu* ps)
{
 strcpy(ps->name, "李四");
 ps->age = 28;
}
int main()
{
 struct Stu s = { "张三", 20 };
 print_stu(s);
 set_stu(&s);
 print_stu(s);
 return 0;
}

5.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。

5.1 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。

3 + 4 * 5;

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 。

5.2 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（ = ）。

5 * 6 / 2;

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

6.表达式求值

6.1 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unsignedint，然后才能送⼊CPU去执⾏运算。

//实例1 
char a,b,c;
...
a = b + c;

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。

如何进⾏整体提升呢？

1. 有符号整数提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的
2. ⽆符号整数提升，⾼位补0

//负数的整型提升 
char c1 = -1;
变量c1的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位：
1111111
因为 char 为有符号的 char
所以整型提升的时候，⾼位补充符号位，即为1
提升之后的结果是：
11111111111111111111111111111111
//正数的整型提升 
char c2 = 1;
变量c2的⼆进制位(补码)中只有8个⽐特位：00000001
因为 char 为有符号的 char
所以整型提升的时候，⾼位补充符号位，即为0
提升之后的结果是：
00000000000000000000000000000001
//⽆符号整型提升，⾼位补0 

6.2 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。

long double
double
float
unsigned long int
long int
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。

6.3 问题表达式解析

6.3.1 表达式1

//表达式的求值部分由操作符的优先级决定。 
//表达式1 
a * b + c * d + e * f

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：

a*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f

或者

a*b
c*d
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f

6.3.2 表达式2

//表达式2 
c + --c;

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。

6.3.3 表达式3

//表达式3 
int main()
{
 int i = 10;
 i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
 printf("i = %d\n", i);
 return 0;
}

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

6.3.4表达式4

include <stdio.h>
int fun()
{
 static int count = 1;
 return ++count;
}
int main()
{
 int answer;
 answer = fun() - fun() * fun();
 printf( "%d\n", answer);//输出多少？ 
 return 0;
}

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。

6.3.5 表达式5

//表达式5 
 #include <stdio.h>
 int main()
 {
 int i = 1;
 int ret = (++i) + (++i) + (++i);
 printf("%d\n", ret);
 printf("%d\n", i);
 return 0;
 }
 //尝试在linux 环境gcc编译器，VS2013环境下都执⾏，看结果。 

gcc编译器执⾏结果：

VS2022运⾏结果：

看看同样的代码产⽣了不同的结果，这是为什么？ 简单看⼀下汇编代码，就可以分析清楚. 这段代码中的第⼀个 + 在执⾏的时候，第三个++是否执⾏，这个是不确定的，因为依靠操作符的优先 级和结合性是⽆法决定第⼀个 + 和第三个前置 ++ 的先后顺序。

6.4 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。