操作符知识你会了,那表达式求值呢?

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大家好呀!我是小杨。小杨前面将C语言中的操作符这部分知识做了一个大总结,想必大家认真看后应该收获颇多吧。那么今天就对表达式求值这部分内容进行归纳一下,在方便自己复习的同时也能够帮助到大家。加油,追梦人!

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文章目录

表达式求值

1,隐式类型转换

2,算术转换

3,操作符属性


✍表达式求值

表达式求值的顺序一部分是由操作符的优先级和结合性决定。

同样,有些表达式的操作数在求值的过程中可能需要转换为其他类型。


✍1,隐式类型转换

C的整型算术运算总是至少以缺省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)的操作数的字节长度
一般就是int的字节长度,同时也是CPU的通用寄存器的长度。

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长
度。

通用CPU(general-purpose CPU)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,表达式中各种长度可能小于int长度的整型值,都必须先转
换为int或unsigned int,然后才能送入CPU去执行运算。


为了能够更好的理解其用法,小杨通过几个实例来进行讲解。

实例:

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = 5;
	char b = -13;
	char c = a + b;
	printf("%d", c);
	return 0;
}

CPU执行运算流程:
a和b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c中。

扩展:截断是把大类型的数据给小空间类型的数据赋值的时候,因为小类型空间不足,所以产生截断。

在这里,小杨先给大家扩展一个小知识:如何进行整体提升呢?
解答:整形提升是按照变量的数据类型的符号位来提升的。

为了能够更好的理解整型提升是如何进行的,小杨举了下述整形提升的例子。

负数的整形提升
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,
所以整形提升的时候,高位补充符号位,即为1
提升之后的结果是:
11111111111111111111111111111111

正数的整形提升
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
所以整形提升的时候,高位补充符号位,即为0
提升之后的结果是:
00000000000000000000000000000001

切记:无符号整形提升,高位补0

知道了如何将char类型和short短整型类是如何进行整型提升的,那么回到之前最先那个实例,这个实例的程序输出结果是什么,大家应该都知道如何去运算也能求出正确的答案了吧。

通过打印输出实例结果:
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分析流程:
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通过上述流程得到的结果与程序代码打印出的结果相同,我们可以知道流程没有出错。


到这里,可能还有一些小伙伴还是对整型转换这个知识点不太理解,别急,小杨再举个实例。

实例2:

#include<stdio.h>
int main()
{
	char a = 0xb6;
	short b = 0xb600;
	int c = 0xb6000000;
	if (a == 0xb6)
		printf("a");
	if (b == 0xb600)
		printf("b");
	if (c == 0xb6000000)
		printf("c");
	return 0;
}

小伙伴们,能够知道这个实例的输出结果吗?如果可以,说明你已经掌握了整型提升这个知识点;如果不可以也不要灰心,对这个知识点多看几遍就行,俗话说:孰能生巧,没有什么是一蹴而就的。

说明:其实这个实例不会很难,实例中的a,b要进行整形提升,但是c不需要整形提升,a,b整形提升之后,变成了负数,所以表达式 a==0xb6 , b==0xb600 的结果为假,但是c不发生整形提升,则表达式c==0xb6000000 的结果是真,所程序输出的结果是c。

实例输出结果:

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✍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 多精度浮点类型或长精度浮点类型
double 双精度浮点型
float 单精度浮点型
unsigned long int 无符号长整型
long int 长整型
unsigned int 无符号整型
int 整型

如果某个操作数的类型在上面这个列表中排名较低,那么首先要转换为另外一个操作数的类型后执行运算。

如果double双精度浮点型的数与int整型的数进行运算,要先把int型数据提升转换为double型数据,然后再执行相应的运算,运算完成之后,结果将被截断,然后再存储于c中。

#include<stdio.h>
int main()
{
	double a = 5.0;
	int b = -13;
	int c = a + b;
	printf("%d", c);
	return 0;
}

实例输出结果:在这里插入图片描述

警告:算术转换要合理,否则会出现一些潜在的风险

实例:

#include<stdio.h>
int main()
{
	float f = 3.14;
	int num = f;//隐式转换,会有精度丢失
	printf("%d", num);
	return 0;
}

实例输出结果:

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最后,小杨在系统归纳一下算术转换:

算术转换,是两个不同类型数据运算的时候需要解释为相同类型进行计算。

比如有符号和无符号,会把有符号的数据当做无符号参与运算,-1会被解释成为很大的一个数字, 还有整形和浮点型会解释成为浮点型之后参与运算。

换而言之,我们也可以这样理解,算术转换就是编译器做的特殊处理而已,知道有符号和无符号运算转成无符号参与,整形与浮点,会转成浮点参与运算就行。

具体情况具体分析,空说其实没有太大意义,先了解这些功能就行。


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✍3,操作符属性

复杂表达式的求值有三个影响的因素。
1. 操作符的优先级
2. 操作符的结合性
3. 是否控制求值顺序。

两个相邻的操作符先执行哪个?
取决于他们的优先级。如果两者的优先级相同,取决于他们的结合性。

各操作符的相关性质如下表所示:

操作符 描述 用法示例 结果类型 结合性 是否控制求值顺序
() 聚组 (表达式) 与表达式同 N/A
() 函数调用 rexp(rexp,…,rexp) rexp L-R
[ ] 下标引用 rexp[rexp] lexp L-R
. 访问结构成员 lexp.member_name lexp L-R
-> 访问结构指针成员 rexp->member_name lexp L-R
++ 后缀自增 lexp ++ rexp L-R
后缀自减 lexp – rexp L-R
! 逻辑反 ! rexp rexp R-L
~ 按位取反 ~ rexp rexp R-L
+ 单目,表示正值 + rexp rexp R-L
- 单目,表示负值 - rexp rexp R-L
++ 前缀自增 ++ lexp rexp R-L
前缀自减 – lexp rexp R-L
* 间接访问 * rexp lexp R-L
& 取地址 & lexp rexp R-L
sizeof 取其长度,以字节表示sizeof rexp sizeof(类型) rexp R-L
(类型) 类型转换 (类型) rexp rexp R-L
* 乘法 rexp * rexp rexp L-R
/ 除法 rexp / rexp rexp L-R
% 整数取余 rexp % rexp L-R
+ 加法 rexp + rexp rexp L-R
- 减法 rexp - rexp rexp L-R
<< 左移位 rexp << rexp rexp L-R
>> 右移位 rexp >> rexp rexp L-R
> 大于 rexp > rexp rexp L-R
>= 大于等于 rexp >= rexp rexp L-R
< 小于 rexp < rexp rexp L-R
<= 小于等于 rexp <= rexp rexp L-R
== 等于 rexp == rexp rexp L-R
!= 不等于 rexp != rexp rexp L-R
& 位与 rexp & rexp rexp L-R
^ 位异或 rexp ^ rexp rexp L-R
| 位或 rexp| rexp rexp L-R
&& 逻辑与 rexp && rexp rexp L-R
|| 逻辑或 rexp || rexp rexp L-R
? : 条件操作符 rexp ? rexp : rexp rexp N/A
= 赋值 lexp = rexp rexp R-L
+= 以…加 lexp += rexp rexp R-L
-= 以…减 lexp -= rexp rexp R-L
*= 以…乘 lexp *= rexp rexp R-L
/= 以…除 lexp /= rexp rexp R-L
%= 以…取模 lexp %= rexp rexp R-L
<<= 以…左移 lexp <<= rexp rexp R-L
>>= 以…右移 lexp >>= rexp rexp R-L
&= 以…与 &= rexp rexp R-L
^= 以…异或 lexp ^= rexp rexp R-L
|= 以…或 lexp | = rexp rexp R-L
逗号 rexp,rexp rexp L-R

操作符优先级:由上到下依次降低。

小杨在这里提醒一下:这个详细记录各操作符的性质的表不需要刻意地去被背诵,只需要掌握一些常见的操作符用法就可以了,了解个大概即可。


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结语

小伙伴们,当你学到这里的时候,你们应该对表达式求值部分的内容已经有了全新的认识吧!???后续小杨会给大家总结其他的内容,不断更新优质的内容来帮助大家,一起进步。加油,追梦人!让我们一起拥抱美好明天!???
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