[一篇读懂]C语言二讲：运算符与表达式

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1. 算术运算符与关系运算符

1 运算符分类

C语言提供了13种类型的运算符，如下所示。

2 算术运算符及算术表达式

• 算术运算符包含+、-、*、/和%。
• 先进行乘（*）、除（/）、取余/模（%），后进行加（+）、减（-）。
  即乘、除、取余运算符的优先级高于加、减运算符。
• %运算符外，其余运算符适用于整型数和浮点型数。
• 除（/）当操作符的两个操作数都是整数时，执行整除运算，其他情况下执行浮点型数除法。
• %为取模运算符，接收两个整型操作数，将左操作数除以右操作数，但它的返回值是余数而不是商。

#include 
//练习算术运算符

int main()
{
	int result = 4 + 5 * 2 - 6 / 3 + 11 % 4;
	printf("result = %d\n", result);//15
	return 0;
}
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3 关系运算符与关系表达式

• 关系运算符>、<、==、>=、<=、!=依次为大于、小于、是否等于、大于等于、小于等于和不等于。
• 关系表达式的值只有真和假，对应的值为1和0。
  由于C语言中没有布尔类型，所以在C语言中0值代表假，非0值即为真。
• 关系运算符的优先级低于算术运算符。
• 小技巧，当判断整型变量i是否等于3时，可以写为3 == i，即把常量写在前面而把变量写在后面。

如果不小心将两个==写为一个=时，变量在前面会导致编译不通，从而快速发现错误。

• 判断三个变量是否相等，不能写为a==b==c，应写为a==b&&b==c。

【例】关系运算符的使用。

//关系运算符 - 优先级小于算术运算符
#include 
//int main()
//{
//	int a;
//	while (scanf("%d", &a))
//	{
//		if (3 < a < 10)//不对！ - 运算顺序从左往右 - 3
//			//因此永远为1！
//		{
//			printf("a is between 3 and 10\n");
//		}
//		else
//		{
//			printf("a is not between 3 and 10\n");
//		}
//	}
//	return 0;
//}

int main()
{
	int a;
	while (scanf("%d", &a))
	{
		if (3 < a && a < 10)//逻辑与！
		{
			printf("a is between 3 and 10\n");
		}
		else
		{
			printf("a is not between 3 and 10\n");
		}
	}
	return 0;
}
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判断变量a是否大于3且同时小于10，不能写为3 这种写法在数学上是正确的，在程序中是错误的。
 
首先，无论a是大于3还是小于3，对于3 由于1和0都是小于10的，所以无论a的值是多少，这个表达式的值始终为真。
 
因此判断变量a是否大于3且同时小于10时，要写成a>3 && a<10

4 运算符优先级

C语言运算符优先级：

说明：
同一优先级的运算符，运算次序由结合方向所决定。
简单记就是：！ > 算术运算符 > 关系运算符 > && > || > 赋值运算符

关于结合方向：

• 【例】常见的算数加法运算符+，是左结合。

如果我们想要对表达式a + b + c进行求值(evaluate)，两个加法运算符都作用于算子b，这时候必须有个规则来确定先执行哪一个运算。因为加法运算符是左结合，所以b左侧的运算符先执行。

• 【例】赋值运算符=，右结合。

很多命令式编程语言里，赋值运算做两件事情：

1. 将运算符右侧算子的值赋给运算符左侧算子
2. 整个赋值表达式的值，等于右侧算子的值

如果我们对表达式a = b = c求值（evaluate），那么：

1. 两个赋值运算符同时作用于b，由于赋值运算符的右结合性，先求值b = c
2. 将c的值赋给b，并且b = c作为子表达式，它的值为c的值
3. 将子表达式b = c的值（也就是c的值）赋给a，并整个表达式的值为c的值

看起来结果是符合我们所预期的。但是如果我们设想赋值运算符是左结合的，那么：

1. 两个赋值运算符同时作用于b，由于赋值运算符的左结合性，先求值a = b将b的值赋给a，并且a = b
2. 作为子表达式，它的值为b的值
3. 将c的值赋给子表达式a = b

这里步骤3是非法的，因为表达式可以有“值”，但是它没有办法被“赋值”。

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2. 逻辑运算符与赋值运算符，求字节运算符

1 逻辑运算符与逻辑表达式

• 逻辑运算符!、&&、ll依次为逻辑非、逻辑与、逻辑或，这和数学上的与、或、非是一致的。
• 逻辑非的优先级高于算术运算符，逻辑与和逻辑或的优先级低于关系运算符。
• 逻辑表达式的值只有真和假，对应的值为1和0。

【例】逻辑运算符的使用

判断某一年是否为闰年：
需要重复测试，使用一个while循环。

#include 
//记住优先级的目的，不能加多余的括号
int main()
{
	int i = 0, j = 1;
	while (scanf("%d", &i))
	{
		if (i % 4 == 0 && i % 100 != 0 || i % 400 == 0)//不要乱加括号
			//四年一闰，百年不闰，四百年再闰
		{
			printf("%d is leap year\n", i);
		}
		else
		{
			printf("%d is not leap year\n", i);
		}
	}
	i=!!j;//非一次变成0 - 再非一次变成1 - 自右向左结合 - 离得近的先结合
	printf("i value=%d\n", i);
	return 0;
 }
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针对代码中的逻辑非，首先给变量j赋值10，因为j的值非0、所以!j的值为0，然后，由于逻辑非是单目运算符，结合顺序为从右至左，得到!!j的值为1。
 
也就是说，对0取非，得到的值为1；对非0值取非，得到的值为0。

【例】短路

• 合理使用短路运算可以简化代码。

#include 

//逻辑与和逻辑或 短路运算
int main()
{
	int i = 0;
	i&& printf("you can't see me\n");//短路运算 - i为假，不会执行逻辑与后的表达式
											   	//i为真，执行逻辑与后的表达式
	//短路运算可以将代码写的很短
	
	原代码：
	//if (i)
	//{
	//	printf("you can't see me\n");
	//}

	int i = 1;
	i|| printf("you can't see me\n");//逻辑或 - 前面为真，整体为真，后面的语句不输出
												//前面为假，执行逻辑或后的表达式

	return 0;
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逻辑与短路运算：当前面一个表达式为假时，后面的表达式不会得到执行。
逻辑或短路运算：当前面一个表达式为真时，后面的表达式不会得到执行。

2 赋值运算符

• 左值是那些能够出现在赋值符号左边的东西，右值是那些可以出现在赋值符号右边的东西。例如，

a = b + 25;
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• 其中，a是一个左值，因为它标识了一个可以存储结果值的地点。
• b+25是一个右值，因为它指定了一个值。

它们可以互换吗？
比如下面这种写法：

b + 25 = a;
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因为每个位置都包含一个值，所以原先用作左值的a此时也可以作为右值;
然而，b+25不能作为左值，因为它并未标识一个特定的位置〈并不对应特定的内存空间)。
因此，上面这条赋值语句是非法的。

#include 

int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	//a + 25 = b;//编译错误 - lvalue required as left operand of assignment
	//左操作数 必须是一个左值 - 表达式a+25不是一个左值

	//写作：
	b = a + 25;//左操作数为b

	return 0;
}
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• 复合赋值运算符操作是一种缩写形式，使用复合赋值运算符能使对变量的赋值操作变得更加简洁。例如，

iNum = iNum + 5;
//可以修改为
iNum += 5;
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对变量iNum的赋值进行操作，值为这个变量本身与一个整型常量5相加的结果。使用复合语句可以实现同样的操作。

• 赋值运算符与复合赋值运算符的区别如下:

1. 复合赋值运算符简化了程序，可使程序精炼，提升阅读速度。
2. 复合赋值运算符提高了编译效率。

【例】加后赋值与乘后赋值的用法。

#include 
#include 
int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	//a = a + 3;
	//可以简写为：
	a += 3;
	b *= 5;
	printf("a = %d\n", a);//4
	printf("b = %d\n", b);//10
	return 0;
}
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3 求字节运算符sizeof

• sizeof不是一个函数！是一个运算符！
• sizeof是字母组成的运算符，用于求常量或变量所占用的空间大小：

#include 

//sizeof运算符
int main()
{
	int i = 0;
	printf("i size is %d\n", sizeof(i));//4

	return 0;
}
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运行结果为i size is 4，可以求得整型变量占用的空间大小是4个字节。

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总结

1.2

• 乘、除、取余运算符的优先级高于加、减运算符。
• %运算符外，其余运算符适用于整型数和浮点型数。
• 除（/）当操作符的两个操作数都是整数时，执行整除运算，其他情况下执行浮点型数除法。
• %为取模运算符，接收两个整型操作数，将左操作数除以右操作数，但它的返回值是余数而不是商。

1.3

• 关系表达式的值只有真和假，对应的值为1和0。
  由于C语言中没有布尔类型，所以在C语言中0值代表假，非0值即为真。
• 关系运算符的优先级低于算术运算符。
• 小技巧，当判断整型变量i是否等于3时，可以写为3 == i，即把常量写在前面而把变量写在后面。

1.4

• 运算符优先级简单记就是：！ > 算术运算符 > 关系运算符 > && > || > 赋值运算符

2.1

• 逻辑非的优先级高于算术运算符，逻辑与和逻辑或的优先级低于关系运算符。
• 逻辑表达式的值只有真和假，对应的值为1和0。
• 合理使用短路运算可以简化代码。

2.2

• 赋值运算符与复合赋值运算符的区别如下:

1. 复合赋值运算符简化了程序，可使程序精炼，提升阅读速度。
2. 复合赋值运算符提高了编译效率。

2.3

• sizeof不是一个函数！是一个运算符！