初始C语言——运算符

接下来我们将继续探讨C语言的基础知识。上一章讲解了数据类型的概念，本章将重点介绍运算符的相关内容。让我们直接进入主题，开启C语言运算符的学习之旅。

• 各类数值型数据间的混合运算
• 隐式转换
• 显示转换
• C运算符和C表达式
• 算术运算符
• 赋值运算符
• 关系运算符
• 逻辑运算符
• 逗号运算符
• 位运算

各类数值型数据间的混合运算

首先大家先可以知道整型、浮点型、字符型数据可以进行混合运算，如：

10-‘a'*1.5=10-97*1.5//保证参与运算的都是数字=10.0-97.0*1.5//临时申请一块空间，保证运算数据类型一致、运算完毕，临时空间回收（隐式转换）

解释：整型、浮点型、字符型能进行混合运算，核心原因是它们都属于数值型数据——字符本质是特殊的数值型（参与数值计算时使用ASCll码，取值范围是0~127）

运算规则：若参与运算的两个数类型不同，会先将类型转换为一致后再运算。转换规则分为隐式转换和显示转换。

隐式转换

隐式转换又被称为自动类型转换，由编译系统自动控制规则是将低等级提示为高等级类型。

转换关系（由低到高）如图所示：

注：

①int → unsigned int → long → double（int与unsigned的转换顺序可能因平台（如操作系统位数）和编译器不同存在差异，需结合具体环境判断。）
②char /short →int（必然转换）
​③float → double （必然转换，C语言默认以双精度浮点型（double）进行浮点运算，因此float类型参与运算时会自动隐式转换为double）

关键注意事项

混合运算中的类型转换仅在运算过程中临时生效，不会改变原变量的类型和内存的存储形式（所谓类型提升，其实就是系统运算时，将原本的数据产生一份副本，由副本数据参与计算，计算完毕，副本销毁，原数据不受影响）

举例：

inta=10;//a的类型始终是intdoublec=a+22.5;//运算时a临时转换为double，等价于10.0 + 22.5，其实就是a的double类型的副本参与运算a=21;//a仍然是int，变量一旦申请其内存大小不会发生改变

显示转换

显示转换又被称作强制类型转换，由程序员手动指定转换类型。
语法说明：

（double）a：//将变量 a 的值强制转换为double类型。​（int）（x+y）：//将表达式 x+y 的结果转换为int类型。（括号比较包含整个表达式，否则转换x）（int）x+y：//仅将变量x转换为int类型，在于y进行计算（括号仅作用于x）

举例：

doublea=2,b=3;doublec=(int)a+b;//第1步：显示将a转换为int(2)，第2步：混合运算int转化为double，最终等价于2.0 + 3.0doublenum1=12.55;intnum2=(int)num1;//显示将num1转换为int类型，浮点型转整型，舍弃小数部分，不是四舍五入）printf("%d\n",num2);num1=15;

关键注意事项

1、强制类型转换仅在运算过程中临时改变值的类型，不会修改原变量的类型和内存存储形式；
2、浮点型转整型时直接舍弃小数部分，不进行四舍五入；
3、转换后的类型需与接收变量的类型匹配，避免数据溢出或精度丢失。

C运算符和C表达式

C运算符

C表达式

由运算数（常量、变量、表达式）和运算符按照C语法规则连接而成的式子（表达式 = 运算数 +运算符）

注：注意逗号表达式和逗号分隔符。

逗号运算符：在表达式中，用来连接多个表达式，有 “顺序执行 + 返回最后一个值” 的作用（比如 (a=1, b=2)）。
逗号分隔符：用来分隔函数参数、变量声明等，没有 “逗号表达式” 的特性（比如 printf(“%d”, a) 里的逗号，或者 int a, b, c; 里的逗号）
逗号表达式： x = 3, y += 4 , z -= 8 最后一个表达式的类型，结果为最后一个表达式的值

C语言运算符优先级与结合性

C语言通过优先级和结合性规定表达式的求值顺序：优先级高的运算符先执行；优先级相同时，按结合性顺序执行。

简化优先级表（从高到低）：

算术运算符

面试题：

1/2+1/2的结果是多少？答案是0（两个整数相除结果为0，0+0=0）1.0/2+1.0/2.0的结果是多少？答案是1.0（两个浮点型运算，0.5+0.5=1.0）

自增、自减运算符（++/–）

作用：使变量值增1或者减1，适用于算术类型（整型、字符型、浮点型等）的可修改左值，实践中常用整型和字符型变量。

核心区别：运算符位置绝对变量值的更新时机。

++i/–i（前缀自增/自减）

运算规则：先更新变量值，后使用变量（先计算，后使用，自己计算，别人使用）

​ 步骤一：变量值自增1（i = i+1）或自减1（i = i-1）

​ 步骤二：使用更新后的变量值参与计算、赋值、比较等操作。

i++/i–（后缀自增/自减）

运算规则：先使用变量，后更新变量值（先使用，后计算，）

​ 步骤一：使用变量当前值参与赋值、计算、比较等操作。

​ 步骤二：变量值自增1（i = i+1)或自减1（i = i-1）

赋值运算符

基本赋值运算符

作用：将右侧运算数（常量、变量、表达式）的值存入左侧变量的内存单元。

核心规则：

1、运算顺序：自右向左（先计算右侧表达式，再赋值给左侧变量）

2、左侧必须是可修改的变量（左值），不能是常量或表达式，如5 = a、a + b = 3均为非法

3、赋值表达式的值等于左侧变量的最终值，如 b = a = 5 中，a = 5 的值为5，再赋值给b，最终b = 5.

类型转换规则（赋值时）

若赋值运算符 = 两侧类型不一致，会自动进行类型转换，转换规则如下：

复合赋值运算符

复合赋值运算符是基本赋值运算符与算术运算符/位运算的结合，简化代码书写

常见复合赋值运算符：

关系运算符

作用：比较两个运算数的大小或相等关系，结果为布尔类型（C语言用0表示假，非0表示真）

常用关系运算符（均为双目运算符）：

关键注意事项：
1、避免链式比较：C语言不推荐 0 <= score <= 100（逻辑比较）这类链式写法，逻辑上会报错，编译不报错。

​ 错误原因：编译器按左结合性依次计算，如 0 <= score <=100，等价于（0 <=score) <=
100,结果永远为真，无论score是否在0~100范围内。
​ 正确写法：使用逻辑与运算符 score >= 0 && score <=100

2、浮点型相等比较需要用差值法介绍：由于浮点型存储精度限制（如1.1无法精确存储），直接用 == 判断相等会导致逻辑错误。

错误示例：

floata=1.1f+1.2f;// 2.300000floatb=2.3f;printf("a=%.20f,b=%.20f,%d\n",a,b,a==b);//a=2.30000019073486328125,b=2.29999995231628417969,0

正确写法：
判断两数差值的绝对值是否小于极小值（如1e-6，即0.000001），需引入math.h头文件使用fabs函数（取绝对值）

#include<math.h>#defineEPSle-6//定义误差允许范围if(fabs(a-b)<EPS){//并不是真实的相等，只是判断两个数差值的绝对值是否在可接受的范围内}

浮点型比较总结：

逻辑运算符

作用：布尔类型的运算数进行逻辑运算，结果仍然为布尔类型（0表示假，非0表示真）

逻辑非 !

仅作用于右侧运算数，优先级较高
​仅同一运算数取非奇数次，结果与原值相反；取非偶数次，结果与原值相同。

举例：

inta=5,b=0;printf("%d\n",!a);// 0（a非0为真，!真=假）printf("%d\n",!b);// 1（b=0为假，!假=真）printf("%d\n",!(a%2!=0));// 0（a%2!=0为真，!真=假）printf("%d\n",!!a);// 1（!!真=真，自右向左）

逻辑与&&

运算顺序：自左向右
​短路效果：若左侧运算数（表达式）为假，右侧运算数不再执行（因最终结果必为假，无需计算右侧）。

举例：

intscore=90;printf("%d\n",score>=0&&socre<=100);intx=3,y=5;if(x>y&&y++)//此时触发短路{//不执行}printf("y=%d\n",y);//输出 y = 5

逻辑或||

​ 运算顺序：自左向右
​ 短路效果：若左侧运算数（表达式）为真，右侧运算数不再执行（因最终结果必为真，无需计算右侧）。

举例：

intyear=2025;//闰年判断：能被4整除且不能被100整除或者能被400整除printf("%d\n",(year%4==0&&year%100!=100)||year%400==0)

逗号运算符

作用：将多个表达式串联成一个表达式（又称作顺序求值运算符），按从左到右的顺序执行每一个表达式。

核心规则：

​ 1、求值顺序：从左往右依次计算每个表达式的值
​ 2、最终结果：整个逗号表达式的值等于最后一个表达式的值。
​ 3、优先级：逗号运算符的优先级是所有运算符中，优先级最低的。需要注意括号的使用。

举例：

#include<stdio.h>intmain(){//变量，函数中的逗号，叫做逗号分隔符inta=0,b=0;//整体是赋值表达式，(a = 3,b = 5, a + b)内是逗号表达式，结果是最后一个表达式的结果，8intresult=(a=3,b=5,a+b);//根据条件判断的逗号表达式intx=10,y=20;intmax=(x++,y++,(x>y)?x:y);//这个整体是赋值表达式，只有后面(x++,y++,(x>y) ? x : y)才是逗号表达式}

建议：如果无法区分逗号表达式和赋值表达式，就看谁最后执行，谁最后执行，就是谁！

位运算

（记住在计算机中参与运算的都是补码，正数原码=反码=补码）

作用：直接对数据的二进制位（bit）进行运算，常用于嵌入式开发、底层编程、数据加密等场景。

前提：参与位运算的操作数需要先转换为二进制（signed类型按补码存储、unsigned类型按原码存储）。

按位取反（~）

​ 类型：单目运算符（只有一个运算数）

​ 规则：对数据的每一个二进制位取反（0→1，1→0）

​ 注意：整数在内存中以补码形式存储，取反需要结合补码规则转换为十进制（如：~5 = -6）

演示：以8位二进制为例

举例：

printf("%d\n",~5);//输出：-6（32位系统中补码运算结果）

按位与（&）

​ 类型：双目运算符

​ 规则：对应二进制位均为1时，结果为1；否则为0（有0则0）

演示案例：以8位二进制为例

举例：

printf("%d\n",5&6);

常用场景：

1、按位清零：将特定位设为0（如num & 0xFFFFFFF将num的最低设置为0，后续展开讲解）

2、提取特定位：获取数据的某几段（如num & 0x0F提取num的低4位）寄存器、flash（相对大一点的数据）、sdcard（持久化的文件）

按位或（|）

​ 类型：双目运算符

​ 规则：对应二进制位有一个为1时，结果为1；否则为0（有1则1）

演示案例：以8位二进制为例

举例：

printf("%d\n",5|6);//7

按位异或（^）

​ 类型：双目运算符

​ 规则：对应二进制位相同为0，不同为1（相同为0，不同为1）

演示案例：以8位二进制为例

常用场景：

​ 1、数据交换：无需临时变量交换整数（a = a ^ b; b = a ^ b;a = a ^ b）

​ 2、按位翻转：将特定为翻转（0→1，1→0）

​ 3、加密解密：与同一个秘钥异或两次可以还原数据。

面试题：不使用临时变量，如何实现两个变量的交换？
提示：交换变量有3种方法：①创建临时变量②使用函数传址方式③使用位运算中的按位异或
这里介绍第三种：

答：无需临时变量交换整数（a = a ^ b; b = a ^ b;a = a ^ b）
易错点：在进行一正一负时，首先搞清楚正数：原码=反码=补码，如果算出来补码首位是0，那就是正数，直补码=反码

如下图所示：

按位左移（<<）

说明：将原操作数的所有二进制位整体 向左移动指定的位数。移位规则为“高舍低补”（高位溢出的二进制位直接丢弃，低位补0）。该规则与存储模式（大/小端）无关，仅取决于移位操作本身。

无符号左移

核心公式：无溢出时，结果等价于操作数∗2移动位数操作数 * 2^{移动位数}操作数∗2移动位数（溢出后公式失效）

​ 举例：

unsignedchara=3<<3;//结果为24（3*2^3=24)unsignedintb=5<<4;//结果为80（5*2^4=80)

推导：

有符号左移

（注意是通过补码的左移，低位补0，最后在转换为原码）

​ 语法：同上

​ 核心公式：同上

​ 举例：

chara=-3<<3;//结果为-24（-3 * 2 ^ 3 = -24）intb=240<<2;//结果为960（240 * 2 ^2=960)

推导：
8位有符号char：-3<<3

注意：

1、有符号数的移位基于补码进行（运算过程：原码→反码→补码→移位→反码→原码→结果）；

​ 2、若移位后符号位被覆盖（如正数左移后溢出变为负数），公式不在适用，结果由补码规则决定。

反例：

如：char127；左移1位，通过公式计算=127*2^1=254，实际通过补码规则计算结果为-2

按位右移（>>)

说明：将原操作数的所有二进制位整体向右移动指定的位数。移位规则为“高补低舍”（低位溢出的二进制位直接丢失，高位由操作数类型决定补值）。

注意：大部分编译器（如GCC，Clang，MSVC）对有符号数均采用“算术右移”，极少数特殊平台例外。

核心公式：结果等价于操作数/2移动位数操作数/2^{移动位数}操作数/2移动位数（向下取整）（注意：向下、向上、四舍五入）

无符号右移

​举例：

unsignedchara=3>>3;//结果为0（3/2^3=0.375，向下取整为0）

推导：

有符号右移

​举例：

chara=-3>>3;//结果为-1（-3/2^3=-0.375,向下取整为-1）

推导：
8位有符号char演示：-3 >> 3：

移位运算完整流程：

原数据→二进制原码→二进制反码→二进制补码→进行移位操作→二进制反码→二进制原码→目标进制结果

C语言运算符的内容到这里就结束了。如果文章里有什么讲得不够清楚或者有错误的地方，还请大家多多担待。欢迎在评论区留言交流，咱们下一章「分支与循环」再见！