C语言类型转换、运算符与表达式
第一部分：复习
1、编程语言经历了机器语言、汇编语言、高级语言和自然语言四个过程。
高级语言分为：
面向过程的（如C语言）、面向对象的（如C++，JAVA等）
编译型语言（如C和C++等）、解释型语言（如Python等脚本语言）
2、如何将hello.c生成可执行文件：
gcc hello.c -o hello 或 gcc hello.c（会生成a.out文件）
3、如何执行可执行文件：
./hello 或 ./a.out
4、C语言程序从代码到可执行程序经历了四步：预处理、编译、汇编、链接
5、标识符的命名规则：
⒈标识符只能由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线；
⒉C 语言中的标识符大小写敏感；
⒊用户自定义的标识符不能与关键字同名
6、变量类型与大小：
int型：4字节
long类型：4字节
short类型：2字节
char类型：1字节
float类型：4字节
double类型：8字节
7、输出变量：
%d：十进制输出
%o：八进制输出
%x或%X：十六进制输出
%c：字符输出
%f：浮点数十进制形式输出
%e：浮点数指数计数形式输出
8、转义字符：
\n：换行
\t：tab制表符
\\：输出\
9、宏定义常量与常变量：
#define宏定义常量
const int int型常变量
第二部分：类型转换
1、隐式类型转换（自动转换）
在有多种数据类型混合计算的时候，若未人为控制类型，系统会自动进行类型转换
转换的规则是：存储长度较短的转换成存储长度较长的，且不丢失数据
char--->short--->int--->unsigned int--->long--->unsigned long--->double
↑
float--------
练习：思考以下程序的输出结果
int main()
{
int a = 1;
unsigned int b = -6;
if(a+b>0)
{
printf("yes\n");
}
else
{
printf("no\n");
}
return 0;
}
答案：输出yes
思考：对于a+b来说，计算结果如果使用%d格式进行打印，则会输出-5；若以%u形式打印，则会输出一个很大的正整数。思考这是为什么。
2、赋值转换
如果赋值运算符两侧数据类型不一致，则在赋值时会发生赋值类型转换
1）int型与float型
将float类型赋值给int型时，会舍去小数部分。如：
int a = 3.5;
//此时a的值是3
将int类型赋值给float型时，数值会以float类型存储。如：
float f = 4;
//此时f的值是4.0
2）float型与double型
将double型赋值给float型时，截取7位有效数字存储在float类型中。但要注意不要超过float类型的存储范围（因为double类型存储范围比float类型大）
3）char型与int型
将int类型赋值给char类型时，直接截取低8位存储在char型中。
将char类型赋值给int类型时，分两种情况：
⑴无符号char类型（即unsigned char型），数据存储在int类型低8位，剩下24位补0
⑵有符号char类型，数据存储在int型低8位。若
char首位是0，则int型剩下24位补0；若char首位是1，则int型剩下24位补1。
4）int型与long类型（只考虑int型与long类型长度不一致情况）
将long类型赋值给int类型时，直接截断数据，将低位原封不动存储在int型中。
将int类型赋值给long类型时，分两种情况：
⑴无符号int类型（即unsigned int型），数据存储在long类型低位，剩下位补0
⑵有符号int类型，数据存储在long类型低位。若int首位是0，则剩下位补0；若int首位是1，则剩下位补1。
3、强制类型转换
隐式类型转换或赋值转换有时不会得到我们预期的结果，这时我们可以使用强制类型转换来实现我们想要的类型转换结果。
强制类型转换：人为地将某类型转换为另一类型
强制类型转换符：()括号
用法：
(待转换的类型)变量
例如：
float a = 3.5;
(int)a;//将a强制转换成int类型
float pi = 3.1415926;
int x = (int)pi;
在这里x会变成3，而pi还是原数值（3.1415926）。即经过赋值运算后，pi的类型又变回浮点数，pi的值不会变。
练习：从键盘输入5个学生的成绩（整数），要求输出总成绩（整数）和平均成绩（小数）
答案：
int main()
{
int sum=0,input=0;
float avg;
scanf("%d",&input);
sum = sum + input;
scanf("%d",&input);
sum = sum + input;
scanf("%d",&input);
sum = sum + input;
scanf("%d",&input);
sum = sum + input;
scanf("%d",&input);
sum = sum + input;
printf("总成绩是%d\n",sum);
avg = (float)sum/5;
printf("平均成绩是%f\n",avg);
return 0;
}
/*************学过C语言的同学建议使用循环输入***************************/
int main()
{
int sum=0,input=0;
int i;
for(i=0;i<5;i++)
{
scanf("%d",input);
sum += input;
}
printf("%d\n",sum);
printf("%f\n",(float)sum/5);
return 0;
}
/***********对C语言精通的同学建议使用数组存储输入数据*******************/
int main()
{
int input[5]={0};
int i;
int sum = 0;
for(i=0;i<5;i++)
{
scanf("%d",input[i]);
sum += input[i];
}
printf("%d\n",sum);
printf("%f\n",(float)sum/5);
return 0;
}
第三部分：运算符与表达式
1、表达式
用运算符和括号将操作数连接起来的符合C语言语法规则的句子称为表达式。
如2*y+5中，*和+是运算符，2，y，5是操作数，整个句子符合C语言语法规则。
2、运算符
运算符用于执行程序代码运算，对一个以上的操作数进行运算。
在C语言中，运算符需要至少1个操作数（不超过3个）
在C语言中，把除了控制语句（如if，for等）和输入输出语句以外的几乎所有的基本操作都当做运算符处理。
3、运算符的分类
1）根据结合数的数目分类：
单目运算符：即操作数只有1个的运算符
双目运算符：即操作数有2个的运算符
三目运算符：即操作数有3
个的运算符，只有一个（ ?: ）
2）根据运算符的用途分类：
赋值运算符：如=及其扩展运算符
逻辑运算符：如&&（与）、||（或）、!（非）
算数运算符：如+ - * / %等
关系运算符：如> < >= <= == !=等
位运算符：如<< >>等
条件运算符：只有一个 ?:
逗号运算符：只有一个 , 用于分隔
……
4、运算符的结合顺序
运算符有两种结合顺序：自左至右、自右至左
自左至右（左结合性）：表示运算符的操作数是从左向右（先左再右）与运算符结合的，如加法+
例：3 + 5，即3加上5，先取3，再取+，再取5
自右至左（右结合性）：表示运算符的操作数是从右向左（先右再左）与运算符结合的，如赋值=
例：a = 3，即先取数3，再给a赋值
5、运算符的优先级
C语言中运算符有优先级，从高到低分为15级（不同书籍划分方式不同，级数不同，这里采用百度百科划分方式），1级优先级最高，15级最低。
混合运算时，先算优先级高的，再算优先级低的（类比数学中，先算乘除，再算加减），同等级运算符则从左向右依次运算
6、算数运算符
符号及含义：+（加） -（减） *（乘） /（除） %（取余）
数目：双目运算符
结合性：自左至右
优先级：+和-：4级。*和/和%：3级
使用方法：表达式 运算符 表达式。如：3+5 a-b等
注意：
⒈C语言中，若相除2个数都是整数，则计算/时只取商，余数部分被舍去。
⒉%的操作数必须是整数
练习1：输入以下程序，查看输出结果
int main()
{
int a = 22;
int b = 5;
printf("%d\n",a/b);
return 0;
}
练习2：在练习1基础上，将变量类型改成float类型，查看输出结果
int main()
{
float a = 22;
float b = 5;
printf("%f\n",a/b);
return 0;
}
练习3：读以下程序，猜想输出的结果，再执行程序检验自己的猜想
#include
int main()
{
double y;
float a = 2.0;
int b =6,c=3;
y = a*b/c-1.5+'A';
printf("%f\n",y);
return 0;
}
7、正运算符与负运算符
符号及含义：+（正数） -（负数）
数目：单目运算符
结合性：自右至左
优先级：2级
使用方法：+表达式 或 -表达式。如：
int a = 3;
printf("%d\n",-a);//对a取负数，会输出-3
8、关系运算符
符号及含义：>（大于） <（小于） >=（大于等于） <=（小于等于） ==（判等） !=（不等）
数目：双目运算符
结合性：自左至右
优先级：> < >= <=：6级。==和!=：7级
使用方法：表达式 运算符 表达式。如3<5，a==7等
注意：
⒈关系运算符只会返回0或1两个值。其中返回0代表假，返回1代表真。
练习1：输入以下程序，查看输出结果并思考为什么
int main()
{
int a = 3;
if(4>a>2)
{
printf("a is %d\n",a);
}
else
{
printf("error!\n");
}
return 0;
}
⒉在C语言中，所有非0的数代表真，0代表假。
练习2：输入以下程序，查看输出结果
int main()
{
int a = 100;
if(a)
{
printf("true\n");
}
else
{
printf("false\n");
}
a = 0;
if(a)
{
printf("true\n");
}
else
{
printf("false\n");
}
a = -100;
if(a)
{
printf("true\n");
}
else
{
printf("false\n");
}
return 0;
}
/*************练习题2，对于熟练使用C语言的同学建议使用?:表达式**************/
⒊注意判断两个表达式相等的运算符是==，与=（赋值运算符）要分开
9、自增运算符与自减运算符
符号及含义：++（自增） --（自减）
数目：单目运算符
结合性：自左至右 或 自右至左（取决于表达式位置）
优先级：2级
使用方法：
自增；表达式++ 或 ++表达式。如a++ 或 ++a
自减：表达式-- 或 --表达式。如b-- 或 --b
注意：
⒈自增自减运算符表示将表达式+1或-1。如：
int a = 3;
a++;
a会变成4。
⒉注意++/--运算符与+/-（正数/负数运算符）是同等优先级。当这两个运算符一起使用时，是右结合性。即-a++ <---等价于---> -(a++);
⒊++在前与++在后的区别（--同理）：
++在后（如a++）：先使用数，再加1
++在前（如++a）：先加1，再使用数
若单独使用自增运算符时，a++ <---等价于---> ++a <---等价于---> a=a+1 <---等价于---> a += 1（见下）
练习1：思考以下问题，之后编写程序观察输出结果
若有int a = 3,b;
⒈b = a++ 与 b = ++a，b的值相同么？
⒉b = -a++的结果是什么？
答案：
⒈不同。第一个b=3，第二个b=4。
⒉b=-3。
练习2：若有int i=10;思考
⒈i+++i+++i的结果是多少？
⒉运算后i的值是多少？
答案：⒈33 ⒉12
提示：算式等价于：i++ + i++ + i
练习3：读以下程序，猜想输出的结果，再执行程序检验自己的猜想
#include
int main()
{
int i = 8,j = 10,k = 12;
int m,n,p;
m = ++i;
n = j--;
p = (++m)*(n++)+(--k);
printf("i=%d,j=%d,k=%d\n",i,j,k);
printf("m=%d,n=%d,p=%d\n",m,n,p);
return 0;
}
答案：输出
i=9,j=9,k=11
m=10,n=11,p=111
10、逻辑运算符
符号及含义：&&（逻辑与） ||（逻辑或） !（逻辑非）
数目：!为单目运算符，&&和||为双目运算符
结合性：!为自右至左，&&和||为自左至右
优先级：!：2级。&&：11级。||：12级
使用方法：
⒈&&和||：表达式 运算符 表达式。如：a&&b a||b
⒉!：!表达式。如!a
注意：
逻辑运算符用于计算表达式的逻辑关系
⒈逻辑与：当且仅当两个表达式都为真时，则计算结果为真。否则为假
⒉逻辑或：当且仅当两个表达式都为假时，则计算结果为假。否则为真
⒊逻辑非：当原表达式为真时，计算结果为假；当原表达式为假时，计算结果为真
⒋逻辑运算符的返回结果
同关系运算符，计算结果为真返回1，计算结果为假返回0
练习1：若要使得内容8的练习题1能够正确输出，则需要怎样改变程序？
答案：
int main()
{
int a = 3;
if(a>2 && a<4)
{
printf("a is %d\n",a);
}
else
{
printf("error\n");
}
return 0;
}
练习2：将内容8的练习题2的所有if(a)改写成if(!a)，执行程序查看结果
/************************逻辑运算符的短路现象*****************************/
当多个逻辑运算符连续使用的时候，会出现逻辑运算符短路的情况
1、与（&&）运算符短路
表达式1 && 表达式2 && 表达式3
当表达式1是真时，才会去判断表达式2的真/假。否则，如果表达式1是假，则之后的都不会进行运算。
当表达式2是真时，才会去判断表达式3的真/假。否则，如果表达式2是假，则之后的都不会进行运算。
示例：
int a=0,b=1,c=2,d;
d = a++ && b-- && ++c;
程序的执行结果是
a->1，b->1，c->2，d->0
分析：
⒈首先会计算a++，计算a++会首先取出a的值，此时a的值是0
⒉因为此时a的值是0，表达式1（a++）的位置是假，发生短路，后面的表达式2（b--）和表达式3（++c）都不会进行运算，此时返回假（0），赋值给d
⒊执行a++（a的值加1）
2、或（||）运算符短路
表达式1 || 表达式2 || 表达式3
当表达式1是真时，跳过判断表达式2和表达式3，直接返回真；当表达式1是假时，才去判断表达式2的真/假
当表达式2是真时，跳过判断表达式3，直接返回真；当表达式2是假时，才去判断表达式3的真/假
示例：
int a=0,b=1,c=2,d;
d = a++ || b-- || ++c;
程序的执行结果是
a->1 b->0 c->2 d->1
分析：
⒈首先会计算a++，计算a++会首先取出a的值，此时a的值是0
⒉因为此时a的值是0，表达式1（a++）的位置是假，需要判断表达式2（b--）的值
⒊计算b--，首先取出b的值，此时b的值是1
⒋因为此时b的值是1，表达式2（b--）的位置是真，发生短路，无需判断表达式3（++c）的真/假，此时返回真（1），赋值给d
⒌执行a++（a的值加1）和b--（b的值减1）
思考1：
如若将以上2个示例改写成：
d = a++ || b-- && ++c;
程序的执行结果是什么？先猜想结果，再上机验证
答案：
a->1 b->0 c->3 d->1
思考2：
如若将以上2个示例改写成：
int a=1,b=2,c=3,d;
d = a++ || b-- && ++c;
程序的执行结果是什么？先猜想结果，再上机验证
答案：
a->2 b->2 c->3 d->1
注意：这里要特别注意&&的运算优先级比||高。运算优先级高并不代表会先运算，而是代表先与操作数结合。而整个算式还是按照自左至右顺序计算。
在示例2中，因为&&的优先级比||高，因此算式等价于：
d = a++ || (b-- && ++c);
此时进行自左至右的运算，当遇到a为真（1）的时候，整个算式
发生了短路，括号内的b--和++c都不会执行
在这里要特别注意运算优先级高不代表会先运算，而是代表先与操作数结合
/***********************逻辑运算符的短路现象end***************************/
练习3：设
int a=3,b=4,c=5,d;
分别求出下列表达式的d的值（即判断此表达式真假）
1）d = a+b>c && b==c
2）d = a || b+c && b-c
3）d = !(a>b) && !c || 1
4）d = !(x=a)&&(y=b)&&0（x和y均为int型，求出x和y的值）
5）d = !(a+b)+c-1 && b+c/2
答案：
1）d=0
2）d=1
3）d=1
4）d=0，x=3，y未知
5）d=1
11、赋值运算符及复合赋值运算符
符号及含义：=（赋值） +=（加后赋值） -=（减后赋值） *=（乘后赋值） /=（除后赋值） %=（取余后赋值） <<=（左移后赋值） >>=（右移后赋值） &=（按位与后赋值） ^=（按位异或后赋值） |=（按位或后赋值）
数目：未知（取决于是否存在多重赋值）
结合性：自右至左
优先级：14级
使用方法：
一次赋值：待赋值 运算符 表达式。如a=3，a=5+4，a+=5等
多重赋值：将同一个值赋给多个变量的操作，如a=b=c=10。此时a，b，c都为10
复合赋值：先将左值取出，之后与右值进行运算（运算取决于运算符），将运算后的结果再赋值给左值。如：a += 3 -----> a = a + 3
练习：思考以下问题，之后编写程序观察输出结果
⒈int a = 2,b = 3,c = 4;
a *= b+c;
问：a的值是多少？
⒉int a = 3;
a += a *= a;
问：最后a的值是多少？
答案：⒈a的值是14。a *= b+c -----> a = a*(b+c);
⒉a的值是18。a += a *= a ---> 先算a = a*a（此时a是9），再算a = a+a（此时a是18）
12、条件运算符
符号及含义：?:（判断?前表达式是否成立，若成立取:前表达式，否则取:后表达式）
数目：三目运算符（C语言中唯一的三目运算符）
结合性：自右至左
优先级：13级
使用方法：表达式1?表达式2:表达式3。先判断表达式1是否成立，若成立取表达式2，否则取表达式3。
条件运算符相当于小型的if-else表达式
练习1：读以下程序，先说明程序的功能，再输入程序并执行验证自己的猜想
int main()
{
int max,a,b;
scanf("%d %d",&a,&b);
max = a>b?a:b;
printf("%d\n",max);
return 0;
}
练习2：读以下程序，猜想输出的结果，再执行程序检验自己的猜想
int main()
{
int a = 2,b = 3;
printf("%d\n",--a==b++?a++:b++);
//思考：当程序执行到这里，a的值和b的值都是多少？
return 0;
}
13、长度运算符
符号及含义：sizeof()（计算括号内数据类型或表达式的大小）
数目：无
结合性：无
优先级：2级
使用方法：sizeof(表达式) 或 sizeof(类型名)
sizeof()用于计算某类型或某表达式所占内存的大小，经常与结构体/数组等连同使用
14、位运算符
注意：位运算符的操作数只能
是整数或字符型数。当操作数进行位运算的时候，操作数转换为2进制数。
1）按位运算符
符号及含义：&（按位与） ^（按位异或） |（按位或） ~（按位取反）
数目：&和^和|：双目运算符。~：单目运算符。
结合性：&和^和|：自左至右。~：自右至左
优先级：
~：2级
&：8级
^：9级
|：10级
使用方法：按位运算会先将操作数转换成2进制数，对每一个位（bit）进行运算
按位与&：1&1=1 1&0=0 0&1=0 0&0=0（当且仅当全是1时值才为1，否则为0）
按位异或^：1^1=0 1^0=1 0^1=1 0^0=0（当且仅当两个数不相同时值才为1，否则为0）
按位或|：1|1=1 1|0=1 0|1=1 0|0=0（当且仅当全是0时值才为0，否则为1）
按位取反~：1-->0 0-->1（若是1则变成0，若是0则变成1）
注意：要将&（按位与）和&&（逻辑与）、|（按位或）和||（逻辑或）区分开
练习1：读以下程序，思考程序逻辑，猜想程序的功能，之后上机检验
#include
int main()
{
int a = 2,b = 3;
a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;
printf("%d\n%d\n",a,b);
return 0;
}
答案：三步异或法可以实现交换2个整数
（交换2个整数的3种方法：申请中间变量法；三步异或法；加和分减法）
练习2：思考如何使用按位操作使一个数清零
答案：将这个数&0即可 或 将这个数^自身
练习3：在不使用%2的情况下，如何判断一个整数是奇数还是偶数？
答案：将这个整数与1做按位与计算，若结果是1则是奇数，若结果是0则是偶数
练习4：思考(6&6)>4 和 6&6>4的结果一样吗？为什么？
答案：(6&6)>4的结果是true，6&6>4的结果是0。因为>的优先级高于&，若不加括号则会先计算6>4（结果是1），然后计算6&1（结果是0）
练习5：如何将一个数的所有位进行翻转？如0x0f--->0xf0（1变0,0变1）
答案：将这个数与所有位全是1的数做异或运算
0x0f ^ 0xff ---> 0xf0
在进行位运算时一定要注意运算符优先级。对于不确定优先级的，我们要学会使用()来分隔运算符和操作数
2）移位运算符
符号及含义：<<（左移） >>（右移）
数目：双目运算符
结合性：自左至右
优先级：5级
使用方法：表达式1 左移/右移 表达式2。如a<<3
左移/右移运算符是先将操作数转换成2进制数，然后将这个数向左/右位移x（表达式2的值）位
左移的高位会溢出，直接舍去。低位会补0
右移的低位会溢出，直接舍去。高位补0还是补1见以下规则：
⒈对于无符号数，高位补0
⒉对于有符号数，若为非负数（即最高位（符号位）是0），则高位也是补0。若为负数，在高位补0还是补1取决于系统。补0的称之为“逻辑右移”，补1的称之为“算数右移”
对于整数，左移x位相当于乘2的x次方，右移x位相当于除2的x
次方
练习1：输入以下程序，查看输出结果
int main()
{
int a = 64;
a = a<<4;
printf("%d\n",a);
a = 64;
a = a>>4;
printf("%d\n",a);
return 0;
}
练习2：使用位运算符计算，输入整数k和num，计算以下内容：
⒈取出num的第k位的数
⒉将num的第k位置0
位运算符的操作是非常快的（几乎可以忽略它的耗时），因此从程序优化角度来考虑，使用位运算符来代替一些耗时操作（如/，%等）是十分必要的。
练习3：在不使用%的情况下，怎样计算num%8的值？（num为整数）
答案：num &= 7即可
15、逗号运算符
符号及含义：,（分隔作用）
数目：未知
结合性：自左至右
优先级：15级（最低）
使用方法：表达式,表达式……
逗号运算符是运算符里优先级最低的运算符，仅仅起到分隔的作用。