【C语言】万字详讲操作符

目录

前言

一、操作符分类

二、算数操作符

三、移位操作符

四、位操作符

五、赋值操作符

六、单目操作符

6.1 逻辑反操作

6.2 负值与正值

6.3 取地址

6.4 sizeof

6.5 取反操作符

6.6 --和++操作符

6.7 间接访问操作符（解引用操作符）

6.8 强制类型转换

七、关系操作符

八、逻辑操作符

九、条件操作符

十、逗号表达式

十一、下标引用、函数调用和结构成员

11.1 [] 下标引用操作符

11.2  () 函数调用操作符

11.3 访问结构成员操作符

十二、表达式求值

12.1 隐式类型转换

12.2 算数转换

12.3 操作符的属性

总结

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前言

这篇文章将对C语言的操作符相关知识点，进行详细的讲解，读完本篇文章，您对C语言的了解将更进一步。

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一、操作符分类

C语言中对于操作符一共分为十类：（进行简单介绍）

• 算数操作符：加减乘除取余
• 移位操作符：左移(<<)，右移(>>)
• 位操作符：按位与（&），按为或（|），按位异或（^）
• 赋值操作符：简单赋值：=；复合赋值：与前三类结合
• 单目操作符：sizeof、取反~、取非！、+、-、++、--、*、强制类型转换()
• 关系操作符：大于等于小于等等
• 逻辑操作符：逻辑与（&&），逻辑或（||）
• 条件操作符：也就是三目运算符
• 逗号表达式：多个表达式由逗号分隔
• 下标引用、函数调用和结构成员：点、->、()、[]

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二、算数操作符

算数操作符，也就是对应数学上的算数运算符，最常见的为：加减乘除。

不过在C语言中，还会用到取模（取余）操作，算出操作符的书写形式如下：

+：加
-：减
*：乘
/：除
%：取余

可以看出，加减书写方式与数学中是一样的，乘除与数学中的不同，这里重点讲解一下取余操作符：

#include
// 算数操作符示例代码：
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 3;
	printf("加法:%d\n", a + b);
	printf("减法:%d\n", a - b);
	printf("除法:%d\n", a / b);
	printf("取余法:%d\n", a % b);
	return 0;
}

通过结果可知：

• 除法的结果是商。
• 取余的结果是余数

我们再看看几个例子：

对于 / 操作符如果两个操作数都为整数，执行整数除法。而只要有浮点数执行的就是浮点数除法。

加减乘除都可以用在不同类型中，那取余操作符呢？

我们可以得出：

• 除了 % 操作符之外，其他的几个操作符可以作用于整数和浮点数。
• % 操作符的两个操作数必须为整数。返回的是整除之后的余数。

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三、移位操作符

<<：左移
>>：右移

关于移位操作符，我们先要了解一些前备知识点。

移位，移的是什么位呢？其实是二进制的位，那二进制是什么呢？

日常生活中，我们看到的数字是用十进制形式表示的，十进制的数据都是由0~9的数字组成的。相同的，二进制是常用在计算机中，由0~1的数字组成。当然，还有8进制、16进制等等，原理相同。

列如，我们算一下10的二进制，要算10的二进制，这里就涉及到如何将10进制转为二进制的知识：

10进制转二进制，我们常用除2取余的方法：

那将二进制转为其它进制呢？方法是权重法

回归主题，在C语言中，数据是以二进制的形式存储在内存中的，而移位操作符，正是对整数的二进制位进行移动。

既然是对整数的二进制位操作，那我们就需要了解整数的二进制是怎么样的呢？

整数的二进制表示形式有3种：原码、反码、补码

C语言规定：

• 正数的原反补码都一样，而负数的原反补不一样，要通过计算。
• 整数在内存中以补码的形式进行存储，对二进制位操作时，也是针对补码，但最终显示给我们看的是原码形式，怎么理解呢？
• 一个整形有32个二进制位，其中第32个位是符号位：正数符号位为0，负数符号位为1。
• 例如int a = -2; 显示给我们看的为-2，即二进制为：符号位（1）.....010，但如果我们打印&a -2的地址，我们看到的与我们计算出来的不一样，这就是在内存中以补码形式进行存储，显示时以原码形式。

我们对-2进行图解，讲解原反补的概念：

我们也可以通过编译器来看看：-5在编译器中存储

 

既然内存中以补码形式存储，对于正数来说，原反补都一样，那负数进行二进制操作后，如何将补码转回原码呢？

两种方法：

1. 补码-1取反
2. 补码取反+1

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<<左移操作符：二进制位相左移动，右边补0。

对a的二进制位进行操作，a的值会改变吗？并不会，这就跟int a = 2; int b = a+2;操作一样，并不会改变a的值，如果要改变，必须对自身赋值。

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>>右移操作符：有两种：

1. 算数右移：右边丢弃，左边用原理的符号位补充（0为正数、1为负数）
2. 逻辑右移：右边丢弃，左边用0填充。

具体那种形式，是由编译器决定的，对于大多数编译器来说，用的是算数右移，具体可以看图解：

最后，关于移位操作符有两点需要注意：

• 移位操作符的操作数只能是整数。
• 对于移动运算符，不要移动负数位，这个是标准未定义的。如：a << -1、a >> -2 .....

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四、位操作符

&：按位与
|：按位或
^：按位异或
注：他们的操作数必须是整数

关于位操作符，从名字就能猜出，是针对于二进制位的操作，具体作用如下：

&：一个为0，都为0，两个为1才为1

|：一个为1，都为1，两个为0才为0

^：相同为0，相异为1

代码+图解：

//位操作符
int main()
{
	int num1 = 2;
	int num2 = 3;
	int num3 = num1 & num2;
	int num4 = num1 | num2;
	int num5 = num1 ^ num2;
	printf("&：%d\n", num3);
	printf("|：%d\n", num4);
	printf("^：%d\n", num5);
	return 0;
}

按位异或的三个特点：

• 两个相同值进行异或等于0，因为相同为0
• 任何数与0异或等于本身，因为0遇到1相异为1，遇到0，相同为0，还是本身的二进制
• 支持交换律，如：a^a^b == a^b^a

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五、赋值操作符

赋值操作符是C语言用的最多的一个操作符，没什么好讲的，就是简单的赋值操作。

int weight = 120;//体重
weight = 89;//不满意就赋值
double salary = 10000.0;
salary = 20000.0;//使用赋值操作符赋值。
赋值操作符可以连续使用，比如：
int a = 10;
int x = 0;
int y = 20;
a = x = y+1;//连续赋值
这样的代码感觉怎么样？
那同样的语义，你看看：
x = y+1;
a = x;
这样的写法是不是更加清晰爽朗而且易于调试。

赋值操作符还可以与其它操作符结合，称为复合赋值符：其实自己对自己操作后，赋值给自己

+=
-=
*=
/=
%=
>>=
<<=
&=
|=
^=

int x = 10;
x = x+10;
x += 10;//复合赋值
//其他运算符一样的道理。这样写更加简洁。

这里要区分一个点：赋值和初始化是不同的：

• 创建一个变量的同时又赋值：初始化
• 创建后，再赋值：赋值

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六、单目操作符

!：逻辑反操作
-：负值
+：正值
&：取地址
sizeof：操作数的类型长度（以字节为单位）
~：对一个数的二进制按位取反
--：前置、后置--
++：前置、后置++
*：间接访问操作符（解引用操作符）
(类型)：强制类型转换

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6.1 逻辑反操作

! 逻辑反操作符，只有两种结果：真变假，假变真，看代码：

//逻辑反操作
int main()
{
	int a = 0;
	if (!a) //当a为假时执行
	{
		;
	}
	return 0;
}

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6.2 负值与正值

跟数学中的正负符号相同。不常用，看代码：

//正、负值
int main()
{
	//将a变为-数
	int a = 2;
	int a = -a;
	return 0;
}

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6.3 取地址

&取地址操作符常用在获取一个数据的地址，常跟指针搭配使用，看代码：

//&取地址
int main()
{
	//查看a的地址
	int a = 2;
	int* p = &a;
	printf("%p\n", p);
	return 0;
}

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6.4 sizeof

sizeof是一个单目操作符，不是一个库函数哦，其作用是求类型的字节大小。看代码理解：

#include 
int main()
{
 int a = -10;
 printf("%d\n", sizeof(a));
 printf("%d\n", sizeof(int));
 printf("%d\n", sizeof a);//这样写行不行？
 printf("%d\n", sizeof int);//这样写行不行？
 return 0;
}

sizeof(a)或sizeof(int) 都是正确的。还有一种特殊的写法：sizeof a , 就是()里放的是变量名时，可以把()去掉，但如果是类型，()不可以去掉。

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6.5 取反操作符

~ 取反操作符是针对二进制位操作的，其作用是将二进制的每一位取反，0变1,1变0，如：

int a = 2;
a:  010
~a: 101

这里有一个在做OJ题常见的代码：

while(~scanf("%d", &n))

代码中的~操作怎么理解呢？

因为scanf的返回值是格式化符的个数，当scanf读取失败时，会返回EOF，EOF为-1，
那对-1按位取反，那结果就为0,0为假，则不会进入循环

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6.6 --和++操作符

--和++操作符分为前置与后置，下面讲解前置和后置有什么区别：

前置：先++/--后使用。

后置：先使用后++/--

具体看代码：

//++和--运算符
//前置++和--
#include 
int main()
{
    int a = 10;
    int x = ++a;
    //先对a进行自增，然后对使用a，也就是表达式的值是a自增之后的值。x为11。
    int y = --a;
    //先对a进行自减，然后对使用a，也就是表达式的值是a自减之后的值。y为10;
    return 0;
}
//后置++和--
#include 
int main()
{
    int a = 10;
    int x = a++;
    //先对a先使用，再增加，这样x的值是10；之后a变成11；
    int y = a--;
    //先对a先使用，再自减，这样y的值是11；之后a变成10；
    return 0;
}

我们看看这段代码：

int a = 1;
int b = (++a) + (++a) + (++a)

这是一段问题代码，在不同的编译器上运行的结果是不同的，因此对于++、--操作符，我们尽量不要在一个表达式中使用多次，这样会让代码阅读变差。

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6.7 间接访问操作符（解引用操作符）

* 间接引用操作符用是指针的一种标志，跟随指针一起出现。

//*简接引用操作符
int main()
{
	int a = 2;
	//定义指针变量P
	int* p = &a;
	//访问a的值
	printf("%d\n", *p);
	return 0;
}

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6.8 强制类型转换

(类型)强制类型转换通常用在对不同类型变量之间，想进行赋值操作时。

//强制类型转换
int main()
{
	float b = 3.0f;
	int res = (int)b;
	printf("%d\n", res);
	return 0;
}

对于强制类型转换，有两点要注意：

• 建议小转大，大转小会丢失精度
• 强制类型转化是一种临时的状态，不是永久的

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七、关系操作符

>
>=
<
<=
!=      用于测试“不相等”
==      用于测试“相等”

这些运算符没什么讲的，需要注意：

• 在编程的过程中== 和=不小心写错，导致的错误。
• 两个等号为等与、一个等号为赋值

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八、逻辑操作符

&&：逻辑与（并且）
||：逻辑或（或者）

逻辑操作符的结果只有两种：真或假。

注意区分与按位与和按位或的区别：

按位与和按位或对二进制位操作。
逻辑与和逻辑或关注的是真和假
 
1&2----->0
1&&2---->1
 
1|2----->3
1||2---->1

我们看一到360的笔试题：

#include 
int main()
{
    int i = 0,a=0,b=2,c =3,d=4;
    i = a++ && ++b && d++;
    //i = a++||++b||d++;
    printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
    return 0;
}
//程序输出的结果是什么？

如何计算这种表达式呢？

当多个||时，当从前往后执行，当发现前面的为1时，后面不需要计算了，均为1，如：(|| - 两个为假，式子为假，1个为真，式子才为真)
int i = 0, a = 1, b = 2, c = 3, d = 5
i = a++ || ++b || d++
当a==1时，就不需要执行后面的式子了，均为1，因此，当发现前面为1时，后面不会执行

将代码改为||呢？

#include 
int main()
{
    int i = 0,a=0,b=2,c =3,d=4;
    i = a++ && ++b && d++;
    //i = a++&&++b&&d++;
    printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
    return 0;
}
//程序输出的结果是什么？

当多个&&时，当从前往后执行，当发现前面的为0时，后面不需要计算了，均为0，如：(&& 一个为假，式子为假，两个为真，式子才为真)
int i = 0, a = 0, b = 2, c = 3, d = 5
i = a++ && ++b && d++
当a==0时，就不需要执行后面的式子了，均为0，因此，当发现前面为0时，后面不会执行

因此，我们可以得出结论：

• &&操作符左边为假时，右边不会执行，表达式为假。
• ||操作符左边为1时，右边不会执行，表达式为真
• 这种现象也叫短路

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九、条件操作符

//条件操作符（三目运算符）
exp1 ? exp2 : exp3

首先看exp1表达式结果，如果为真则表达式值为exp2，如果为假，表达式的值为exp3。

if (a > 5)
        b = 3;
else
        b = -3;
转换成条件表达式，是什么样？
int a = 2;
int b = 0;
int res = a>5 ? b=3 : b-3
res值为-3.
b的值为-3.

我们做个练习，使用条件表达式实现找两个数中较大值。

//使用条件表达式实现找两个数中较大值。
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int max = a > b ? a : b;
	printf("max: %d\n", max);
	return 0;
}

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十、逗号表达式

exp1, exp2, exp3,....expN

逗号表达式的特点：

• 逗号表达式，就是用逗号隔开的多个表达式。
• 逗号表达式，从左向右依次执行。整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。

例如以下几个例子：

//代码1
int a = 1;
int b = 2;
int c = (a>b, a=b+10, a, b=a+1);//逗号表达式
c是多少？

c为13。从左向右依次计算，到在最后一个表达式时，a的值已变为12，最后整个表达式的值是最后一个表达式，因此c为13.

//代码2
if (a =b + 1, c=a / 2, d > 0)

从左向右执行，代码2中的逗号表达式并没有直接与最后一个表达式关联的变量，因此判断条件仍然为d > 0.

//代码3
a = get_val();
count_val(a);
while (a > 0)
{
 
  //业务处理
  a = get_val();
  count_val(a);
}
 
如果使用逗号表达式，改写：
while (a = get_val(), count_val(a), a>0)
{
         //业务处理
}

从代码3可以看出，如果学会逗号表达式，可以大大提高代码书写效率。

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十一、下标引用、函数调用和结构成员

11.1 [] 下标引用操作符

什么是操作数？操作数就是操作符作用的对象，如：3&&2，则3和2就是&&的操作数。那下标引用操作符的操作数是什么呢？

操作数：一个数组名 + 一个索引值。[]有两种用法如下：

int arr[10];//创建数组
 arr[9] = 10;//实用下标引用操作符。
 [ ]的两个操作数是arr和9。

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11.2  () 函数调用操作符

其实就是调用函数时后边的圆括号 

接受一个或者多个操作数：第一个操作数是函数名，剩余的操作数就是传递给函数的参数。

#include 
 void test1()
 {
     printf("hehe\n");
 }
 void test2(const char *str)
 {
     printf("%s\n", str);
 }
 int main()
 {
     test1();            //实用（）作为函数调用操作符。
     test2("hello bit.");//实用（）作为函数调用操作符。
     return 0;
 }

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11.3 访问结构成员操作符

.  ： 结构体变量.结构成员名
-> :  结构体指针->结构成员名

结构体变量.结构成员名，常用于获取结构体变量形式的结构体成员，如以下代码：

//结构体变量.结构体成员名
struct S
{
	int a;
};
int main()
{
	struct S s = { 20 };
	printf("%d", s.a);
	return 0;
}

结构体指针.结构成员名，常用于结构体指针形式的结构体成员，如以下代码：

struct S
{
	int a;
}s;
void test(struct S* p)
{
	//当然，也可以写成结构体变量.结构体成员名形式
	printf("%d\n", (*p).a);
	//结构体指针.结构体成员名，更加方便
	printf("%d\n", p->a);
}
int main()
{
	test(&s);
	return 0;
}

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十二、表达式求值

关于C语言的操作符已经介绍完毕，学习了操作符，其实主要目的就是写出相对应的表达式，但是那么多种操作符如何进行组合呢？组合之后又该怎么确定谁先运行或者运行的方向是怎么样的呢？

关于表达式求值，有两点需要注意：

• 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。

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12.1 隐式类型转换

什么是隐式类型转换，通俗点说就是当char类型和short类型进行算术运算时，程序会隐式的对算数对象进行类型的提升，提升为int型，进行算术运算，具体的看如下讲解：

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。

什么意思呢？通俗点讲就是在C语言中，进行整型算术运算时，总是以int类型进行的，也就是说，如果我们对char或short类型进行加减乘除运算的话，会默认将类型变为int来进行。

整型提升：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。

整型提升有什么意义呢？

先看一大段概念：

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。

通俗讲解：

我们通过几个例子进行说明：

char a = 3;
char b = 127;
char c = a+ b;

两个char类型的变量进行相加，程序会隐式的对这两个变量提升为int型，如何提升呢？

我们知道char类型是1字节，也就是8个二进制位，而int是4字节，也就是32比特位，整型提升的提升本质上是提升二进制位：

 

a和b的值被提升为普通整型，然后在执行加法运行，计算完之后，发现接受的变量c是一个char类型，则需要进行截断操作，也就是只保留8个二进制位：

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那么整型提升的规定是什么呢？

• 有符号位（也就是类型前不加unsigned）:

1. 按照变量的数据类型的符号位来提升
2. 正数符号位为0，那就将不足的二进制填充为0
3. 负数符号位为1，那就将不足的二进制填充为1

• 无符号位（也就是类型前加了unsigned）:

1. 直接高位补0（也就是剩余的二进制位填充0）

//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
//无符号整形提升，高位补0

看看下面这两个实例：

//实例1
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;
}

实例1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 的结果是假,但是c不发生整形提升,则表 达式 c==0xb6000000 的结果是真. 

//实例2
int main()
{
 char c = 1;
 printf("%u\n", sizeof(c));
 printf("%u\n", sizeof(+c));
 printf("%u\n", sizeof(-c));
 return 0;
}

sizeof求类型的字节大小，单位为字节，为什么得出的大小不同呢？其实也是整型提升的原因，整型提升是针对char类型和short类型表达式的，注意！！是表达式，那+c和-c自然也是表达式了，那就被整型提升成了int类型，因此打印出4.

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12.2 算数转换

C语言中不只有隐式转换，隐式转换是针对于小于Intl类型的转换，对象为char类型和short类型，那对于等于int类型或大于int类型的类型呢？就要用到算数转换了。

在进行算术计算时，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
double
float
unsigned long int
long int
unsigned int
int

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。

float f = 3.14;
int num = f;//隐式转换，会有精度丢失
num最终为3，丢失掉了0.14

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12.3 操作符的属性

上文提到过，表达式求值有三个影响的因素：

1. 操作符的优先级（就是先后执行的意思）
2. 操作符的结合性（就是执行方向，是从左到右还是从右到左）
3. 是否控制求值顺序（就是某个条件下，操作数可能不会执行，如：&&、||、条件表达式、逗号表达式）

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。注意：操作符的优先级是针对两个相邻操作符进行比较。

可以参考以下这份表格：

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按照操作符的优先级和结合性等等就能写出唯一路径的表达式吗？？不一定，表达式的求值部分由操作符的优先级决定。如以下的例子：

//表达式1
a*b + c*d + e*f

代码1在计算的时候，由于*比+的优先级高，只能保证，*的计算是比+早，但是优先级并不 能决定第三个*比第一个+早执行。所以表达式的计算机顺序就可能是：

a*b
c*d
a*b + c*d
e*f
a*b + c*d + e*f
或者：
a*b
c*d
e*f
a*b + c*d
a*b + c*d + e*f

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//表达式2
c + --c;

同上，操作符的优先级只能决定自减--的运算在+的运算的前面，但是我们并没有办法得 知，+操作符的左操作数的获取在右操作数之前还是之后求值，所以结果是不可预测的，是有歧义 的。

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//代码3-非法表达式
int main()
{
 int i = 10;
 i = i-- - --i * ( i = -3 ) * i++ + ++i;
 printf("i = %d\n", i);
 return 0;
}

表达式3在不同编译器中测试结果：非法表达式程序的结果

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//代码4
int fun()
{
     static int count = 1;
     return ++count;
}
int main()
{
     int answer;
     answer = fun() - fun() * fun();
     printf( "%d\n", answer);//输出多少？
     return 0;
}

这个代码有没有实际的问题？ 有问题！ 虽然在大多数的编译器上求得结果都是相同的。 但是上述代码 answer = fun() - fun() * fun(); 中我们只能通过操作符的优先级得知：先算乘法， 再算减法。 函数的调用先后顺序无法通过操作符的优先级确定。

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//代码5
#include 
int main()
{
 int i = 1;
 int ret = (++i) + (++i) + (++i);
 printf("%d\n", ret);
 printf("%d\n", i);
 return 0;
}

同样的代码，在不同的编译器上运行出的结果不同。

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总结：我们写出的表达式如果不能通过操作符的属性确定唯一的计算路径，那这个表达式就是存在问题 的。

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总结

这就是我对C语言中操作符相关知识点的讲解，感谢老铁们的耐心阅读，希望多多支持！！！关注我！后续有更多的干货❤❤❤❤