熟悉了如何表示数据之后，接下来我们学习如何处理数据。C 语言为处理数据提供了大量的操作，可以在程序中进行算术运算、比较值的大小、修改变量、逻辑地组合关系等。下面先为大家数量一下C语言中常用的运算符分类:

运算符类型	作用
`算术运算符`	用于处理四则运算
`赋值运算符`	用于将表达式的值赋给变量
`比较运算符`	用于表达式的比较，并返回一个真值或假值
`逻辑运算符`	用于根据表达式的值返回真值或假值
`位运算符`	用于处理数据的位运算
`sizeof 运算符`	用于求字节数长度

1. 算术运算符

下表中为大家列出了C语言中先关的算法运算符，其使用方法也很简单：

运算符	术语	示例	结果
`+`	正号	+3	3
`-`	负号	-3	-3
`+`	加	10 + 5	15
`-`	减	10 - 5	5
`*`	乘	10 * 5	50
`/`	除	10 / 5	2
`%`	取模(取余)	10 % 3	1
`++`	前自增	a=2; b=++a;	a=3; b=3;
`++`	后自增	a=2; b=a++;	a=3; b=2;
`--`	前自减	a=2; b=–a;	a=1; b=1;
`--`	后自减	a=2; b=a–;	a=1; b=2;

关于正号（+）、负号（-）、加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）运算符这里就不再过多赘述了，使用发方法和我们学习的数学知识是一致的。

取余（%）：被除数和除数进行除法运算，舍弃商保留其余数。
前缀自增（++）：运算符++写到变量前面，先进行自增运算，然后取变量的值
后缀自增（++）：运算符++写到变量后面，先取变量的值，然后进行自增运算
前缀自减（--）：运算符--写到变量前面，先进行自增运算，然后取变量的值
后缀自减（--）：运算符--写到变量后面，先取变量的值，然后进行自减运算

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 5, j = 5;
    int result1 = ++i;
    int result2 = j++;
    printf("result1 = %d, i = %d\n", result1, i);
    printf("result2 = %d, j = %d\n", result2, j);
    i++;
    ++j;
    printf("i = %d, j = %d\n", i, j);
    printf("==========================\n");
    int a = 5, b = 6;
    int c = a++ + b++;
    printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c);
    c = ++a + ++b;
    printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c);
    c = a++ + ++b;
    printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c);

    return 0;
}

程序输出的结果为:

result1 = 6, i = 6
result2 = 5, j = 6
i = 7, j = 7
==========================
a = 6, b = 7, c = 11
a = 7, b = 8, c = 15
a = 8, b = 9, c = 16

通过上面的例子可以得出以下结论:

对于变量自身来说，不论是前自增/自减还是后自增/自减，最后变量的值都会增/减 1，这种情况下前/后自增、前/后自减是等价的
如果想要取出某个自增/自减变量的值:
- 后自增/自减是先取变量的值，然后变量再进行自增/自减运算
- 前自增/自减是变量先进行自增/自减运算，然后再取该变量的值。

2. 赋值运算符

赋值运算符（Assignment Operators）的作用就是将右侧的值赋给左侧的变量。在C语言中，常见的赋值运算符有以下几种：

运算符	术语	示例	结果
`=`	赋值	a=2; b=3;	a=2; b=3;
`+=`	加等于	a=0; a+=2;（a=a+2）	a=2;
`-=`	减等于	a=5; a-=3;（a=a-3）	a=2;
`*=`	乘等于	a=2; a=2;（a=a2）	a=4;
`/=`	除等于	a=4; a/=2;（a=a/2）	a=2;
`%=`	模等于	a=3; a%2;（a=a%2）	a=1;

其他还有位运算赋值符（如：按位与等于&=、按位或等于|=、按位异或等于^=）和移位运算赋值符（如：左移等于<<=、右移等于>>=）。这些运算符可以进行类似的操作，将左侧变量和右侧的值进行位运算或移位运算，并将结果赋给左侧变量。

这些赋值运算符可以简化代码，同时更新变量的值。

3. 比较运算符

比较运算符（Comparison Operators）用于比较两个值之间的关系，并返回一个布尔值（true或false）。在C语言中，常见的比较运算符有以下几种：

运算符	术语	示例	结果
==	相等于	4 == 3	0
!=	不等于	4 != 3	1
<	小于	4 < 3	0
>	大于	4 > 3	1
<=	小于等于	4 <= 3	0
>=	大于等于	4 >= 1	1

这些比较运算符常用于条件语句（如if语句、循环语句等）中，根据表达式的结果来决定程序的执行逻辑（后续章节中会进行详细讲解）。

4. 逻辑运算符

逻辑运算符（Logical Operators）用于对多个条件进行逻辑运算，并返回一个布尔值（true或false）。在C语言中，常见的逻辑运算符有以下几种：

运算符	术语	示例	结果
`!`	非	!a	如果a为假，则!a为真；如果a为真，则!a为假。
`&&`	与	a && b	如果a和b都为真，则结果为真，否则为假。
\|\|	或	a \|\| b	如果a和b有一个为真，则结果为真，二者都为假时，结果为假。

逻辑与（&&）：当所有条件都为 true 时，返回 true，否则返回 false。
逻辑或（||）：当至少一个条件为 true 时，返回 true，否则返回 false。
逻辑非（!）：对一个条件取反。
- 如果条件为true，则返回 false
- 如果条件为false，则返回 true。

这些逻辑运算符通常用于复合条件的判断，可以通过组合多个条件来确定程序的执行逻辑。逻辑与运算符和逻辑或运算符经常与条件语句（如if语句）结合使用，而逻辑非运算符可以用于取反一个条件的结果。

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
int main()
{
    bool flag = true;
    flag = !flag;
    printf("flag = %d\n", flag);
    flag = !flag;
    printf("flag = %d\n", flag);

    return 0;
}

程序输出的结果为:

1 2	flag = 0 flag = 1

5. 位运算符

所谓的位运算其实是就是针对于二进制数据的运算。在 C 语言中，常用的位运算符有以下几种：

按位与运算符：&
按位或运算符：|
按位异或运算符：^
按位取反运算符：~
左移运算符：<<
右移运算符：>>

5.1 按位与

按位与运算（&）是对两个操作数的每个二进制位进行与操作，只有当对应位上的两个操作数都为1时，结果位才为1，否则为0。

关于按位与的特点可以精简为一句话：0 和任何数（0和1）都为 0。

1
2
3

int a = 2;
int b = 4;
int result = a & b;

整形数 2 对应的二进制数是10
整形数 4 对应的二进制数是100

  010
& 100
------
  000

通过按位与操作，我们最终得到的结果为 0。

使用按位与可以快速判断整数的奇偶性，奇数的二进制表示的最低位为1，偶数的二进制表示的最低位为0。示例：

int num = 9;
if (num & 1) 
{
   // num 是奇数
} 
else 
{
   // num 是偶数
}

5.2 按位或

按位或运算（|）是对两个操作数的每个二进制位进行或操作，只要对应位上的两个操作数中至少有一个为1，结果位就为1，否则为0。

关于按位或的特点可以精简为一句话：1 和任何数（0和1）都为 1。

1
2
3

int a = 2;
int b = 4;
int result = a | b;

整形数 2 对应的二进制数是10
整形数 4 对应的二进制数是100

  010
| 100
------
  110

通过按位或操作，我们最终得到的二进制结果为 110，也就是十进制的 6。

5.3 按位异或

5.3.1 基本使用

按位异或运算（^）是对两个操作数的每个位进行异或操作，当对应位上的两个操作数不同时，结果位为1，否则为0。

关于按位异或的特点可以精简为一句话：相同为0，不同为 1。

1
2
3

int a = 2;
int b = 6;
int result = a ^ b;

整形数 2 对应的二进制数是10
整形数 4 对应的二进制数是110

  010
^ 110
------
  100

通过按位异或操作，最终得到的二进制结果为 100，也就是十进制的 4。

5.3.2 实际应用

按位异或（^）在实际应用中有以下两个常见用途（第二个个例子有循环, 可以在学完后面的知识点之后，再返回来消化吸收一下）：

交换两个变量的值：通过按位异或可以交换两个变量的值，而不需要使用临时变量。示例：
1
2
3
4
5
6
int a = 5;
int b = 7;
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
// 现在 a = 7, b = 5

加密与解密：按位异或可用于简单的加密和解密算法。通过将数据与一个密钥按位异或，可以对数据进行加密。同样地，将加密后的数据再与密钥按位异或，可以解密数据。示例：

unsigned char data[] = {0x45, 0x23, 0x7F, 0x18};
unsigned char key = 0xAB;
// 加密
for (int i = 0; i < sizeof(data); i++) 
{
    data[i] = data[i] ^ key;
}

// 解密
for (int i = 0; i < sizeof(data); i++) 
{
    data[i] = data[i] ^ key;
}

这些是按位异或运算符在实际应用中的几个常见用途，但也可以根据具体需求进行其他更复杂的运算和处理。按位异或操作的特性使得它在某些场景下非常有用，可以提供高效且简单的实现方式。

5.3 按位取反

按位取反运算（~）是对操作数的每个位进行取反操作，将1变为0，将0变为1。

int a = 1;
int b = 5;
a = ~a;
b = ~b;

接下来，我们将十进制数值转换为二进制进行分析：

// 十进制的 1
~01 = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
补码: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
// 原码 = 补码的数据位取反 + 1 (符号位不变)
原码: 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010
    
===============================================
    
// 十进制的 5
~101 =  1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010
补码: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010
// 原码 = 补码的数据位取反 + 1 (符号位不变)
原码: 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

根据上面的推导就可以得到如下结果：a = -2, b = -6

5.4 左移和右移

左移运算（<<）是将一个数的二进制表示向左移动指定的位数，右侧空出的位用0填充。

右移运算（>>）是将一个数的二进制表示向右移动指定的位数，左侧空出的位根据类型来填充：

对于有符号数，使用算术右移，用符号位填充左侧空位
对于无符号数，用 0 填充左侧空位

int main()
{
    int a = 6;
    int b = 32;
    int c = -64;
    a = a << 2;
    b = b >> 2;
    c = c >> 3;   
    printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c);
    return 0;
}

程序输出的结果为:

1	a = 24, b = 8, c = -8

对于正数，右移一位相当于除以 2，向左移一位相当于乘以 2
在右移操作中，负数右移一位并不严格等于除以2，而是依赖于具体的编译器实现方式，因为 C 语言中没有明确规定。一种常见的实现方式是使用算术右移，即保留符号位并用符号位填充左侧空出的位。因此，负数右移一位并不一定等于除以2。
对于除以2的操作，除非对被除数是无符号整数，否则建议使用除法运算符（/）来达到目的。

这些位运算符可以用于位级操作和位级运算，用于对二进制数的位进行操作。它们在一些特定的场景下非常有用，如位掩码、位标志、图像处理等。