运算符和表达式

运算符概览

变量和常量可以参与各种运算，比如：

int a,b,c;
a=1+1;
b=a+1;
c=a+b;

参与运算的常量和变量称为 操作数（Operand），运算使用的符号称为 运算符（Operator），运算符和操作数所组成的算式称为 表达式（Expression）。

C 语言的运算符可以分成以下几类：

算术：
- 加+、减-、乘*、除/、求余%、自增++、自减--
关系：
- 大于>、小于<、等于==、大于等于>=、小于等于<=、不等于!=
逻辑
- 与&&、或||、非!
位操作
- 位与&、位或|、位非~、位异或^、左移<<、右移>>
赋值
- 简单赋值=、复合运算（+=、-=等）、复合位运算（&=、|=等）
条件
- 三目运算符?:
逗号：把若干表达式组成一个新的表达式
指针
- 取内容*、取地址&
求字节：计算数据所占的字节数 sizeof
特殊：
- 括号()、下标[]、成员-> .等

不同运算符放在一起时，按照一定先后顺序计算。一般来说，只需要记住几个诀窍：

乘除优先于加减
逻辑非 > 运算 > 关系 > 逻辑与 > 逻辑或 > 赋值
赋值、复合运算、复合位运算是除 , 外最低的

另外，有几个很容易出错的优先级问题：

优先级问题	表达式	误认为的结果	实际结果
`.` 高于 `*`，可以用 `->` 来解决	`*p.f`	`(*p).f` p所指对象的f	`*(p.f)` p的f所指的对象
`[]` 高于 `*`	`int *ap[]`	`int (*ap)[]` ap是个指向数组的指针	`int *(ap[])` ap是个指针的数组
函数`()`高于`*`	`int *fp()`	`int (*fp)()` fp是个函数指针，返回 int	`int (fp())` fp是个函数，返回 int
`==`、`!=` 高于位操作	`(val&mask!=0)`	`(val&mask)!=0`	`val&(mask!=0)`
`==`、`!=` 高于赋值	`c=getchar()!=EOF`	`(c=getchar())!=EOF`	`c=(getchar()!=EOF)`
算术运算符高于移位运算符	`msb<<4+lsb`	`(msb<<4)+lsb`	`msb<<(4+lsb)`
逗号优先级最低	`i=1,2`	`i=(1,2)`	`(i=1),2`

最保险的做法还是勤用括号。

除了优先级外，另一个要关注的就是左值与右值。左值指的是可以放在等号左边被赋值的表达式，而右值指的是可以放在等号右边用于赋值的表达式。目前只有变量可以做左值。

逻辑运算符

逻辑运算符会“偷懒”。比如说下面这段代码：

#include<stdio.h>

int main(void){
  int i=0;
  int j=0;
  if((++i>0)||(++j>0)){
    printf("i=%d\n",i);
    printf("j=%d\n",j);
  }
  return 0;
}

\\输出
i=1
j=0

注意到逻辑或 || 两边的语句中，只有前一个执行了，后一个却没有执行。这是因为逻辑或 || 只要前面一个为真，输出即为真，所以后一个就无需执行了。这个问题在逻辑与 && 中也存在，要注意啊❗。

条件运算符

条件运算符 ?: 是一个三目运算符，也就是它有三个操作数：

max=(a>b)?a:b;
\\等价于
if(a>b) max=a;
else max=b;

条件运算符的运行效率在未优化的情况下比 if-else 高，这是因为它俩对应的汇编程序不同。我们可以用下面这段程序比较速度：

#include<stdio.h>
#include<time.h>   //用到clock()函数
int main() {
  int begintime,endtime;
  int a=0;
  int b=1;
  int max;

  //用条件运算符
  begintime=clock();	//计时开始
  for(register int i = 0;i<100000;i++){
    max=(i&1)?a:b;
  };
  endtime = clock();	//计时结束
  printf("Running Time：%dms\n", endtime-begintime);

  //用if-else
  begintime=clock();	//计时开始
  for(register int i = 0;i<100000;i++){
    if(i&1) max=a;
    else max=b;
  };
  endtime = clock();	//计时结束
  printf("Running Time：%dms\n", endtime-begintime);

  return 0;
}

不过现代编译器已经能自动优化 if-else 语句，有时候 if-else 甚至比 ?: 还要高效。所以也不用过分纠结用哪个，一般来说只有简单的赋值才用 ?:.

另外有些考试很喜欢考条件运算符的优先级，比如说：

a>b?a:c>d?c:d

条件运算符的结合顺序是从右到左，所以右边的先计算：

a>b?a:(c>d?c:d)

自增与自减

自增和自减是非常让人迷惑的玩意。举两个例子：

//例1
int i=0,j=0;
printf("%d\n", i++);
printf("%d\n", ++j);
//++在后，i先取值，再自增
//++在前，j先自增，再取值

//例2
int i=3;
(++i)+(++i)+(++i);
//计算方式一：先计算三次 ++i，i 变为 6，然后三个 6 相加得到 18
//计算方式二：先计算前面的 (++i)+(++i)，由于有两次 ++i，i 变为 5，5+5=10，然后 i 再自增变为 6，10+6=16
//两种方式都是对的，取决于用哪种编译器
//gcc 使用的是方式二

位运算

首先要注意的是，位运算的操作对象是 int，如果不是 int，就会转换成 int。我们可以用下面这个例子来说明。

unsigned char c = 0xff;
unsigned int i = ~c;
printf("%#x\n",c);
printf("%#x\n",i);

//输出
0xff
0xffffff00

char 是 8 位的，如果对 0xff 取反，结果应该是 0x00，但由于转换成了 int，所以实际上是对 0x000000ff取反，结果应该是 0xffffff00。

位运算在单片机中还是挺常用的，可以用来设置各种寄存器，比如说：

与：把某些位清0，其他位不变
或：把某些位置1，其他位不变
异或：把某些位取反，其他位不变

另外，可以用 « 或 » 来代替乘 $2^n$ 或除 $2^n$，这样可以加快运算速度。比如：

257/8 == 256>>3;
456%32 == 456-(456>>4<<4)

还有一个 trick 就是可以用异或，在不引入第三变量的情况下，交换两个变量：

int a=0,b=1;
a=a^b;
b=a^b;
a=a^b;
//等效于
//a=(a^b)^((a^b)^b)
//b=(a^b)^b

上篇变量与常量

下篇语句