单片机C语言运算符全解析：掌握运算和赋值的艺术

# 1. C语言运算符简介**

运算符是C语言中用于执行操作和修改数据的符号或关键字。它们是C语言语法的重要组成部分，用于执行算术、逻辑、赋值和关系操作。运算符可以应用于变量、常量和表达式，并产生一个结果。

C语言中有多种类型的运算符，包括算术运算符、赋值运算符、逻辑运算符和关系运算符。这些运算符具有不同的优先级和结合性，影响运算的执行顺序。理解运算符的优先级和结合性对于编写正确的C语言代码至关重要。

# 2. 算术运算符

算术运算符用于执行算术运算，包括加法、减法、乘法、除法和取模。它们可以应用于整数、浮点数和字符类型的数据。

### 2.1 基本算术运算符

| 运算符 | 描述 |
|---|---|
| + | 加法 |
| - | 减法 |
| * | 乘法 |
| / | 除法 |
| % | 取模 |

**示例：**

int a = 10;
int b = 5;

printf("a + b = %d\n", a + b); // 输出：15
printf("a - b = %d\n", a - b); // 输出：5
printf("a * b = %d\n", a * b); // 输出：50
printf("a / b = %d\n", a / b); // 输出：2
printf("a %% b = %d\n", a % b); // 输出：0

### 2.2 自增自减运算符

自增（++）和自减（--）运算符用于递增或递减变量的值。它们可以作为前缀或后缀运算符使用。

**前缀运算符：**

int a = 10;

// 将 a 递增 1
++a;

// a 现在为 11

**后缀运算符：**

int a = 10;

// 将 a 递减 1
a--;

// a 现在为 9

**注意：**前缀运算符在计算表达式之前修改变量，而后缀运算符在计算表达式之后修改变量。

### 2.3 位运算符

位运算符用于执行按位操作，包括按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）和按位取反（~）。它们可以应用于整数类型的数据。

| 运算符 | 描述 |
|---|---|
| & | 按位与 |
| | | 按位或 |
| ^ | 按位异或 |
| ~ | 按位取反 |

**示例：**

int a = 10; // 二进制：1010
int b = 5;  // 二进制：0101

printf("a & b = %d\n", a & b); // 输出：0000（二进制：0）
printf("a | b = %d\n", a | b); // 输出：1111（二进制：15）
printf("a ^ b = %d\n", a ^ b); // 输出：1111（二进制：15）
printf("~a = %d\n", ~a); // 输出：-11（二进制：111111111111111111111110）

# 3. 赋值运算符**

### 3.1 简单赋值运算符

简单赋值运算符用于将一个值赋给一个变量。其语法为：

变量名 = 表达式;

例如：

int a = 10;

此代码将值 10 赋给变量 a。

### 3.2 复合赋值运算符

复合赋值运算符将一个表达式应用于变量的当前值，然后将结果赋给该变量。其语法为：

变量名 运算符= 表达式;

其中，运算符可以是：

* `+=`：加法赋值
* `-=`：减法赋值
* `*=`：乘法赋值
* `/=`：除法赋值
* `%=`：取模赋值
* `<<=`：左移赋值
* `>>=`：右移赋值
* `&=`：按位与赋值
* `|=`：按位或赋值
* `^=`：按位异或赋值

例如：

int a = 10;
a += 5; // a 的值变为 15

### 3.3 位段赋值运算符

位段赋值运算符用于将一个位段的值赋给一个变量。其语法为：

变量名.位段名 = 表达式;

例如：

struct {
    unsigned int a : 4;
    unsigned int b : 4;
} bits;

bits.a = 0b1010; // 将位段 a 设置为 1010

**代码逻辑逐行解读：**

1. 定义一个结构体 `bits`，其中包含两个 4 位的位段 `a` 和 `b`。
2. 将位段 `a` 设置为二进制值 1010，即十进制值 10。

# 4. 逻辑运算符

逻辑运算符用于对布尔表达式进行操作，布尔表达式返回真或假。逻辑运算符可以将多个布尔表达式组合成一个更复杂的布尔表达式。

### 4.1 基本逻辑运算符

基本逻辑运算符有三个：

- **与运算符 (&)：**如果两个操作数都为真，则返回真；否则，返回假。
- **或运算符 (|)：**如果两个操作数中有一个为真，则返回真；否则，返回假。
- **非运算符 (!)：**对一个操作数进行取反操作，如果操作数为真，则返回假；如果操作数为假，则返回真。

**代码块：**

int a = 1, b = 0;

printf("a & b = %d\n", a & b); // 输出 0
printf("a | b = %d\n", a | b); // 输出 1
printf("!a = %d\n", !a); // 输出 0

**逻辑分析：**

- `a & b`：`a` 为真，`b` 为假，所以结果为假。
- `a | b`：`a` 为真，`b` 为假，所以结果为真。
- `!a`：`a` 为真，所以结果为假。

### 4.2 按位逻辑运算符

按位逻辑运算符是对两个操作数的二进制位进行逐位操作：

- **按位与运算符 (&)：**如果两个操作数的对应位都为 1，则结果位为 1；否则，结果位为 0。
- **按位或运算符 (|)：**如果两个操作数的对应位有一个为 1，则结果位为 1；否则，结果位为 0。
- **按位异或运算符 (^)：**如果两个操作数的对应位不同，则结果位为 1；否则，结果位为 0。
- **按位取反运算符 (~)：**对一个操作数的二进制位取反，0 变为 1，1 变为 0。

**代码块：**

int a = 5, b = 3;

printf("a & b = %d\n", a & b); // 输出 1
printf("a | b = %d\n", a | b); // 输出 7
printf("a ^ b = %d\n", a ^ b); // 输出 6
printf("~a = %d\n", ~a); // 输出 -6

**逻辑分析：**

- `a & b`：`a` 的二进制表示为 101，`b` 的二进制表示为 011，对应位相与得到 001，转换为十进制为 1。
- `a | b`：对应位相或得到 111，转换为十进制为 7。
- `a ^ b`：对应位异或得到 110，转换为十进制为 6。
- `~a`：对 `a` 的二进制位取反得到 010，转换为十进制为 -6。

### 4.3 三元条件运算符

三元条件运算符是一种缩写的 if-else 语句，语法为：

(条件表达式) ? 真值 : 假值

如果条件表达式为真，则返回真值；否则，返回假值。

**代码块：**

int a = 10, b = 5;
int max = (a > b) ? a : b;

printf("max = %d\n", max); // 输出 10

**逻辑分析：**

- 条件表达式 `(a > b)` 为真，所以返回真值 `a`，即 10。

# 5. 关系运算符**

**5.1 比较运算符**

比较运算符用于比较两个表达式的值，并返回一个布尔值（true 或 false）。C 语言中常用的比较运算符有：

| 运算符 | 含义 |
|---|---|
| `<` | 小于 |
| `>` | 大于 |
| `<=` | 小于等于 |
| `>=` | 大于等于 |
| `==` | 等于 |
| `!=` | 不等于 |

**5.2 相等运算符**

相等运算符 `==` 和 `!=` 用于比较两个表达式的值是否相等。它们返回一个布尔值，表示两个表达式是否相等（true）或不相等（false）。

**5.3 优先级和结合性**

关系运算符的优先级比算术运算符低，比逻辑运算符高。关系运算符的结合性是从左到右。

**代码示例：**

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10, b = 5;

    printf("a < b: %d\n", a < b);  // false
    printf("a > b: %d\n", a > b);  // true
    printf("a <= b: %d\n", a <= b); // false
    printf("a >= b: %d\n", a >= b); // true
    printf("a == b: %d\n", a == b); // false
    printf("a != b: %d\n", a != b); // true

    return 0;
}