C语言中各种运算类型全面总结

目录

• 一、概述
• 二、四则运算
• 三、关系运算
• 四、逻辑运算与位运算
• 五、深度剖析位运算

一、概述

C语言中支持下面4种类型的运算

二、四则运算

（+，-，*，/，%）

• 就是数学中的加，减，乘，除等运算
• 遵循先乘除后加减的运算优先级
• 可以使用括号改变运算顺序

注意：

C语言中的除法运算，其除数不能为0

下面通过一段程序感受一下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 5;
    int b = 2;
    double c = 3;
    c = a / b;
    printf("c = %f\n", c);
    c = a % b;
    printf("c = %f\n", c);
    return 0;
}

下面为输出结果：

通过上面的代码，可以得到一些小结论：

• 整型数的除法运算结果会舍弃小数部分
• 取余(%)运算也是一种除法运算，结果为余数
• 浮点数不能进行取余运算

三、关系运算

（<，>，<=，>=，==，!=）

• 比较两个值大小关系或相等关系的运算
• 比较的结果为逻辑值: 真（1），假（0）
• 可以使用括号()改变关系运算的顺序

如上面的图片所示，c 的值就为0

下面通过一段代码，感受一下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;
    c = a != b;
    printf("c = %d\n", c);
    c = a - b >= a + b;
    printf("c = %d\n", c);
    c = (a < b) + (c < b);
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

下面为输出结果：

小技巧：如果不同类型的运算同时出现在一个表达式中，那么尽量使用括号（）指明运算顺序。

运算优先级（优先级：四则运算 > 关系运算 > 赋值操作）

四则运算

• 正负号 > 乘除运算 > 加减运算

关系运算

• 大小比较运算 > 相等比较运算

赋值操作

下面看一段代码，深入感受一下运算优先级：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 0;
    c = a != b + a * b;
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

下面为输出结果，可以看出，c 的输出结果为1，为什么为1呢？这是由于乘法优先级大于加法优先级大于关系运算优先级，所以程序执行过程是这样，先计算 a * b，然后将 a * b 的结果 2 加上 b，得到4，最后再比较 a != 4，得到的结果当然为1啦，我们还可以通过反汇编来观察代码的执行过程。

c = a != b + a * b的汇编代码

所以如果想得到a != b 再加上a * b的结果，一定要记得加括号，如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 0;
    c = (a != b) + (a * b);
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

这样才能得到正确结果，如下所示：

小结：

• 整型数除法有两种:取商（/)，取余（%)
• 浮点数除法与数学中除法运算相同，结果为浮点数
• 不同运算的优先级不同，可使用括号改变运算优先级
• 同一个表达式中应避免不同的运算类型(四则运算，关系运算)

四、逻辑运算与位运算

逻辑运算(&&，ll，!)

• 逻辑运算的参与者为逻辑值(真或假)
• 任何非零值在逻辑运算中都为真
• 任何零值在逻辑运算中都为假

逻辑运算中的短路法则

对于&&运算

• 从左向右进行，如果有一个操作数为假，则整个表达式为假
• 第一个为假的操作数之后的其它操作数不再计算

对于||运算

• 从左向右进行，如果有一个操作数为真，则整个表达式为真
• 第一个为真的操作数之后的其它操作数不再计算

取非运算(!)

单目运算（只需要一个操作数)，运算结果为逻辑值

• 对真值取非的结果为假
• 对假值取非得结果为真

话不多说，上代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 0;
    c = a && b;
    printf("c = %d\n", c);
    c = !(a - b) || (c < b);
    printf("c = %d\n", c);
    c = 10000;
    c = !!c;
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

下面为运行结果：

位运算(&，|，~，^，<<，>>)

• 直接对数据的二进制位进行操作
• 位运算的基本单位是二进制位，所以也是一种0和1的操作
• 可以使用括号()改变位运算的运算顺序
• 位运算的操作数只能是整型数（浮点数不能直接进行位运算)

注：

1.按位与和逻辑与的计算法相同:两者为1，结果为1，否则为0

2.按位或和逻辑或的计算法相同:两者为0，结果为0，否则为1

位运算实例

• 将整数5的第2个二进制位置1
• 将整数7的第4个二进制位取反
• 将整数2的最后两位取反
• 将整数15右移2位，再将第2个二进制位置0
• 设变量a的二进制数是10101101，若想通过运算a ^ b使得a的中间4位取反，其余位不变，则b的值是多少?

代码如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("c = %d\n", 5 | 2);
    printf("c = %d\n", 7 ^ 8);
    printf("c = %d\n", 2 ^ 3);
    printf("c = %d\n", (15 >> 2) & 13);
    printf("c = %d\n", 173 ^ 60);
    return 0;
}

运行结果如下：

这里需要特别注意:对某一位或者某几位取反可以用异或（^）运算，这在工程里常用！！！

运算优先级（优先级从上到下为由高到低）

• 正负号>逻辑非>按位取反
• 乘除>加减>按位左右移
• 大小比较运算>相等比较运算
• 按位与>按位异或>按位或
• 逻辑与>逻辑或
• 赋值操作

小结

• 逻辑运算中有特殊的短路法则，结果确定后不再向下计算
• C语言中的真值对应非零值，假值对应零值
• 位运算直接对数据的二进制位进行操作
• 位运算的操作数只能是整型数（浮点数不能直接进行位运算)

五、深度剖析位运算

不同类型的本质在于:

占用的内存大小不同，如：short占用2字节，int占用4字节

表示具体数据的方式不同

• 正整数用原码表示，负整数用补码表示
• 整数型和浮点型的二进制表示不同

位运算时需要明确的知道的事

• 操作数的类型（占用的内存大小)
• 操作数是正数还是负数(符号位，数据表示)
• 不同类型的操作数先自动对齐再进行位运算(补符号位)

如下面的一段代码：

short a = 1;
int b = 4;
int c = a | b;
printf("c = %d\n",c);

b为int类型，占4个字节，a为short类型，占2个字节。所以a要先要补符号位，由于a是正数，所以补0，这样就可以进行位运算了，得出c的结果为5。

下面来看一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    short a = 1;
    short b = 2;
    int c = a - b;
    c = c >> 4;
    printf("c = %d\n", c);
    c = c * -1 * 16 >> 4;
    printf("c = %d\n", c);
    printf("c = %d\n", 16 << 2);
    return 0;
}

下面为输出结果：

小结论

• 正数符号位为0，右移运算时，高位补0，低位移除
• 负数符号位为1，右移运算时，高位补1，低位移除
• 左移运算时，最高位移除，低位补0
• 最高位的具体位置，由数据类型决定

类型补充小知识

• char 字符型，一个字节的整型，范围[-128,127]
• 字符数据（单引号括起来的字符)的本质是整型数
• char类型的变量可以打印为整数或者字符

再看一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    char c = 'A';
    short a = c;
    int b = c;
    printf("c = %c\n", c);
    printf("c = %d\n", c);
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n", b);
    c = 0x40;
    printf("c = %x\n", c);
    printf("c = %d\n", c);
    c = c << 1;
    printf("c = %d\n", c);
    c = c << 1;
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

下面为输出结果：

需要注意的是，因为c为char类型，所以64左移1位后，用二进制表示为1000 0000，最高位的1表示符号位，所以就是-128。

小结

• 不同类型的本质区别是:占用内存不同，数据表示不同
• 右移运算时，高位补符号位，低位移除
• char是只占用一个字节的整型，可表示英文字符
• 数据符号位的具体位置由数据类型决定