Операторы в C: полное руководство по арифметическим, битовым, логическим и другим операторам

Классификация операторов

Операторы в C делятся на категории по функции и количеству операндов:

• Унарные — 1 операнд (++, --, !, ~, +, -, * (разыменование), & (адрес), sizeof).
• Бинарные — 2 операнда (арифметические, сравнения, логические, битовые, присваивания).
• Тернарный — 3 операнда (?:).

Арифметические операторы

Предположим int a = 10, b = 20;

Оператор	Имя	Пример	Результат
+	Сложение	a + b	30
-	Вычитание	a - b	-10
*	Умножение	a * b	200
/	Деление	b / a	2 (целочисленное!)
%	Остаток от деления	b % a	0
++	Инкремент	++a (префикс) / a++ (постфикс)	11 / 10 (значение выражения)
--	Декремент	--a / a--	9 / 10

Важно: целочисленное деление отбрасывает дробную часть. 5 / 2 == 2. Для дробного — приведите к float: (float)a / b.

Операторы присваивания

Оператор	Эквивалент	Пример
=	c = a + b	Присваивание
+=	c = c + a	Сложение с присваиванием
-=	c = c - a	Вычитание с присваиванием
*=	c = c * a	Умножение с присваиванием
/=	c = c / a	Деление с присваиванием
%=	c = c % a	Остаток с присваиванием
<<=	c = c << 2	Сдвиг влево с присваиванием
>>=	c = c >> 2	Сдвиг вправо с присваиванием
&=	c = c & 2	Побитовое И с присваиванием
^=	c = c ^ 2	Побитовое XOR с присваиванием
|=	c = c | 2	Побитовое ИЛИ с присваиванием

Операторы отношения (сравнения)

Возвращают int: 1 (истина) или 0 (ложь). a=10, b=20:

Оператор	Смысл	Пример	Результат
==	Равно	a == b	0
!=	Не равно	a != b	1
>	Больше	a > b	0
<	Меньше	a < b	1
>=	Больше или равно	a >= b	0
<=	Меньше или равно	a <= b	1

Логические операторы

Операнды: 0 = ложь, не-0 = истина. Результат: 1 или 0. Короткое замыкание (short-circuit) — второй операнд не вычисляется, если результат определён первым.

Оператор	Имя	Пример (a=1, b=0)	Результат
&&	Логическое И	a && b	0
||	Логическое ИЛИ	a || b	1
!	Логическое НЕ	!a	0

Пример короткого замыкания:

if (ptr != NULL && ptr->len > 0) // ptr->len не вычислится, если ptr == NULL
if (file = fopen(...)) { ... }   // присваивание В условии — идиома

Битовые операторы

Работают с отдельными битами целых чисел. a = 60 (0011 1100), b = 13 (0000 1101):

Оператор	Имя	Пример	Результат (bin)	Результат (dec)
&	Побитовое И (AND)	a & b	0000 1100	12
|	Побитовое ИЛИ (OR)	a | b	0011 1101	61
^	Побитовое XOR (искл. ИЛИ)	a ^ b	0011 0001	49
~	Побитовое НЕ (NOT, унарный)	~a	1100 0011	-61 (дополнение до 2)
<<	Сдвиг влево	a << 2	1111 0000	240
>>	Сдвиг вправо	a >> 2	0000 1111	15

Важно: сдвиг отрицательных чисел — implementation-defined (обычно арифметический сдвиг с сохранением знака). Сдвиг на ≥ ширину типа — UB.

Разные важные операторы

Оператор	Имя	Описание	Пример
sizeof	Размер типа/выражения	Возвращает size_t (байты). Вычисляется на этапе компиляции (кроме VLA).	sizeof(int), sizeof x
&	Взятие адреса	Унарный. Возвращает указатель на объект.	&x
*	Разыменование	Унарный. Доступ к значению по адресу.	*ptr
?:	Тернарный (условный)	cond ? expr1 : expr2. Если cond истинно → expr1, иначе expr2.	max = (a > b) ? a : b;
,	Запятая	Вычисляет слева направо, значение — последнее выражение.	for (i=0, j=10; i<j; i++, j--)
. ->	Доступ к члену	Структура / указатель на структуру.	s.member, p->member
[]	Индексация	arr[i] ≡ *(arr + i).	arr[5]
(type)	Приведение типа (cast)	Явное преобразование.	(float)a / b

Приоритет и ассоциативность

Выше в таблице — выше приоритет. Операторы одного приоритета группируются по ассоциативности.

Приоритет	Операторы	Ассоциативность
1 (высший)	() [] . -> ++ -- (постфикс)	←
2	++ -- + - ! ~ (type) * & sizeof (унарные)	→
3	* / %	←
4	+ -	←
5	<< >>	←
6	< <= > >=	←
7	== !=	←
8	&	←
9	^	←
10	|	←
11	&&	←
12	||	←
13	?:	→
14	= += -= *= /= %= <<= >>= &= ^= |=	→
15 (низший)	,	←

Примеры приоритета

x = 7 + 3 * 2;     // * выше + → x = 7 + 6 = 13
x = (7 + 3) * 2;   // скобки меняют порядок → x = 20
a = b = c = 0;     // = правоассоциативен → a = (b = (c = 0))
*p++               // постфикс ++ выше * → *(p++) — разыменовать, потом инкремент указателя
(*p)++             // скобки: (*p)++ — инкремент значения

Приведение типов (type conversions)

• Неявное (usual arithmetic conversions): целое → float, narrow → wide, signed ↔ unsigned (правила ранга).
• Явное (cast): (type)expr. Используйте осторожно — может терять данные/знак.

Undefined Behavior (UB) с операторами

• Деление на ноль: a / 0.
• Сдвиг на отрицательное или ≥ ширины: a << -1, a >> 32 (для 32-бит).
• Переполнение знакового целого: INT_MAX + 1.
• Множественное изменение без точки следования: i = i++, a[i] = i++ (до C11).
• Разыменование NULL/висячего указателя.

Санитайзеры (-fsanitize=undefined) помогают ловить UB в runtime.