在C语言中，操作符是构建表达式的基础，掌握各类操作符的用法、优先级及特性，对写出高效且正确的代码至关重要。本文将系统梳理C语言操作符的核心知识点，包含实例代码与详细解析，助你彻底搞懂操作符。

1. 操作符的分类

C语言操作符可按功能分为以下几类，清晰的分类有助于理解其特性：

类别	操作符
算术操作符	+、-、*、/、%
移位操作符	<<、>>
位操作符	&、|、^、~
赋值操作符	=、+=、-=、*=、/=、%=、<<=、>>=、&=、|=、^=
单目操作符	!、++、--、&、*、+、-、~、sizeof、(类型)（强制类型转换）
关系操作符	>、>=、<、<=、==、!=
逻辑操作符	&&、||
条件操作符	? :
逗号表达式	,
下标引用	[]
函数调用	()
结构成员访问操作符	.、->

2. 二进制与进制转换

计算机底层使用二进制存储数据，掌握进制转换是理解位操作的基础。

2.1 二进制与十进制转换

• 二进制转十进制：按权重展开求和（权重为$2^0,2^1,2^2,...$，从右向左）。
  例：二进制1101转十进制：
  $1\times 2^3+1\times 2^2+0\times 2^1+1\times 2^0=8+4+0+1=13$

• 十进制转二进制：除2取余，余数倒序排列。
  例：十进制125转二进制：
  125 ÷ 2 = 62 余1
  62 ÷ 2 = 31 余0
  31 ÷ 2 = 15 余1
  15 ÷ 2 = 7 余1
  7 ÷ 2 = 3 余1
  3 ÷ 2 = 1 余1
  1 ÷ 2 = 0 余1
  结果：1111101

2.2 二进制与八/十六进制转换

• 二进制转八进制：从右向左每3位一组，不足补0，每组对应1个八进制数（0-7）。
  例：二进制01101011 → 分组01 101 011 → 转换为八进制153（前缀0表示八进制）。

• 二进制转十六进制：从右向左每4位一组，不足补0，每组对应1个十六进制数（0-9, a-f）。
  例：二进制01101011 → 分组0110 1011 → 转换为十六进制0x6b（前缀0x表示十六进制）。

3. 原码、反码、补码

整数在内存中以补码存储，原因是：统一符号位与数值位处理，简化加法运算（CPU仅需加法器）。

• 原码：直接表示符号位（0正1负）和数值位。
  例：int a = 3 → 原码00000000 00000000 00000000 00000011
int b = -3 → 原码10000000 00000000 00000000 00000011

• 反码：原码符号位不变，数值位取反。
  例：-3的反码11111111 11111111 11111111 11111100

• 补码：反码+1（负数补码）；正数原码=反码=补码。
  例：-3的补码11111111 11111111 11111111 11111101

4. 移位操作符

移位操作符仅作用于整数，分为左移和右移。

4.1 左移操作符 <<

• 规则：左边丢弃，右边补0。
• 示例：

#include <stdio.h>
int main() {int num = 10; // 二进制：00000000 00000000 00000000 00001010int n = num << 1; // 左移1位：00000000 00000000 00000000 00010100 → 20printf("n = %d\n", n); // 输出：20printf("num = %d\n", num); // 输出：10（原变量不变）return 0;
}

4.2 右移操作符 >>

• 逻辑右移：左边补0，右边丢弃（无符号数）。
• 算术右移：左边补符号位，右边丢弃（有符号数，主流编译器采用）。

示例（算术右移）：

#include <stdio.h>
int main() {int num = -1; // 补码：11111111 11111111 11111111 11111111int n = num >> 1; // 算术右移1位：11111111 11111111 11111111 11111111 → 仍为-1printf("n = %d\n", n); // 输出：-1return 0;
}

⚠️ 注意：禁止移动负数位（如num >> -1，行为未定义）。

5. 位操作符

位操作符直接对二进制位进行操作，操作数为整数。

操作符	功能	示例（二进制）
`&`	按位与（同1则1）	1010 & 0111 = 0010
`|`	按位或（有1则1）	1010 | 0111 = 1111
`^`	按位异或（不同则1）	1010 ^ 0111 = 1101
`~`	按位取反（0变1，1变0）	~1010 = 0101（假设4位）

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经典案例

1. 不创建临时变量交换两数：

#include <stdio.h>
int main() {int a = 10, b = 20;a = a ^ b; // a = 10^20b = a ^ b; // b = (10^20)^20 = 10a = a ^ b; // a = (10^20)^10 = 20printf("a = %d, b = %d\n", a, b); // 输出：a=20, b=10return 0;
}

2. 求二进制中1的个数：

// 方法3（最优）：每次消去最后一个1，循环次数=1的个数
#include <stdio.h>
int count_one(int num) {int count = 0;while (num) {num &= num - 1; // 消去最后一个1count++;}return count;
}
int main() {printf("%d\n", count_one(10)); // 1010 → 2个1 → 输出2return 0;
}

6. 单目操作符

单目操作符仅需一个操作数，重点如下：

操作符	功能	示例
!	逻辑非（真变假，假变真）	!0 = 1，!5 = 0
++	自增（前置先增后用，后置先用后增）	int a=3; printf("%d", ++a); // 4
--	自减（类似++）	int a=3; printf("%d", a--); // 3
sizeof	求类型/变量所占字节数	sizeof(int) = 4，sizeof(a) = 4（a为int）
(类型)	强制类型转换	(int)3.14 = 3

7. 逗号表达式

形式：exp1, exp2, ..., expN

• 执行顺序：从左到右依次执行。
• 结果：最后一个表达式的值。

示例：

#include <stdio.h>
int main() {int a = 1, b = 2;int c = (a > b, a = b + 10, a, b = a + 1); // 执行：a>b（假）→ a=12 → 取a=12 → b=13 → 结果c=13printf("c = %d\n", c); // 输出：13return 0;
}

8. 下标访问与函数调用

• 下标访问[]：操作数为数组名+索引，如arr[3]等价于*(arr+3)。

  int arr[5] = {1,2,3,4,5};
  printf("%d\n", arr[2]); // 输出：3（访问第3个元素）
  

• 函数调用()：操作数为函数名+参数列表。

  #include <stdio.h>
  void print_hello() {printf("Hello, C!\n");
  }
  int add(int a, int b) {return a + b;
  }
  int main() {print_hello(); // 函数调用，无参数printf("3+5 = %d\n", add(3, 5)); // 函数调用，有参数 → 输出8return 0;
  }
  

9. 结构体成员访问

结构体成员访问有两种方式：

• .：直接访问（结构体变量）。
• ->：间接访问（结构体指针）。

示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>// 定义学生结构体
struct Stu {char name[20];int age;
};int main() {struct Stu s = {"张三", 20}; // 结构体变量struct Stu* ps = &s; // 结构体指针// 访问成员printf("name: %s, age: %d\n", s.name, s.age); // .访问 → 张三, 20strcpy(ps->name, "李四"); // ->访问：修改姓名ps->age = 22; // ->访问：修改年龄printf("name: %s, age: %d\n", s.name, s.age); // 李四, 22return 0;
}

10. 操作符的优先级与结合性

表达式求值由优先级和结合性决定：

• 优先级：决定操作顺序（如*优先级高于+）。
  例：3 + 4 * 5 → 先算4*5=20，再算3+20=23。

• 结合性：优先级相同时，左结合（从左到右）或右结合（从右到左，如赋值=）。
  例：5 * 6 / 2 → 左结合，先算5*6=30，再算30/2=15。

优先级简表（从高到低）

优先级	操作符	结合性
1	()、[]、.、->	左结合
2	++、--、!、~、sizeof	右结合
3	*、/、%	左结合
4	+、-（算术）	左结合
5	<<、>>	左结合
6	<、>、<=、>=	左结合
7	==、!=	左结合
8	&	左结合
9	^	左结合
10	`	`
11	&&	左结合
12	`
13	? :	右结合
14	=、+=、-=等	右结合

11. 表达式求值注意事项

11.1 整型提升

长度小于int的整型（如char、short）在运算时会提升为int或unsigned int，避免精度丢失。
例：char a = 127, b = 1; int c = a + b;

• a提升为00000000 00000000 00000000 01111111
• b提升为00000000 00000000 00000000 00000001
• 相加后c = 128（若直接存char会溢出）。

11.2 避免歧义表达式

部分表达式因优先级/结合性无法确定唯一执行顺序，结果依赖编译器，应避免：

• c + --c：无法确定+左右操作数的求值顺序。
• (++i) + (++i) + (++i)：不同编译器结果不同（如GCC输出10，VS输出12）。

总结

操作符是C语言的基础，掌握其分类、特性及求值规则，能帮助我们写出更高效、无歧义的代码。重点关注位操作符的灵活应用（如交换变量、统计1的个数）、补码的存储逻辑，以及优先级对表达式的影响。实际开发中，复杂表达式建议用括号明确顺序，减少歧义。

希望本文对你理解C语言操作符有帮助，欢迎留言交流！ 😊