C语言教学-运算符篇
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算术运算符

算术运算符专门用于算术运算,主要有下面几种。

  • +:正值运算符(一元运算符)
  • -:负值运算符(一元运算符)
  • +:加法运算符(二元运算符)
  • -:减法运算符(二元运算符)
  • *:乘法运算符
  • /:除法运算符
  • %:余值运算符

+-

+-既可以作为一元运算符,也可以作为二元运算符。所谓“一元运算符”,指的是只需要一个运算数就可以执行。一元运算符-用来改变一个值的正负号。

int x = -12;

上面示例中,-12这个值变成-12

一元运算符+对正负值没有影响,是一个完全可以省略的运算符,但是写了也不会报错。

int x = -12;
int y = +x;

上面示例中,变量y的值还是-12,因为+不会改变正负值。

二元运算符+-用来完成加法和减法。

int x = 4 + 22;
int y = 61 - 23;

*

运算符*用来完成乘法。

int num = 5;
printf("%i\n", num * num); // 输出 25

/

运算符/用来完成除法。注意,两个整数相除,得到还是一个整数。

float x = 6 / 4;
printf("%f\n", x); // 输出 1.000000

上面示例中,尽管变量x的类型是float(浮点数),但是6 / 4得到的结果是1.0,而不是1.5。原因就在于 C 语言里面的整数除法是整除,只会返回整数部分,丢弃小数部分。

如果希望得到浮点数的结果,两个运算数必须至少有一个浮点数,这时 C 语言就会进行浮点数除法。

float x = 6.0 / 4; // 或者写成 6 / 4.0
printf("%f\n", x); // 输出 1.500000

%

运算符%表示求模运算,即返回两个整数相除的余值。这个运算符只能用于整数,不能用于浮点数。

int x = 6 % 4; // 2

负数求模的规则是,结果的正负号由第一个运算数的正负号决定。

11 % -5 // 1
-11 % -5 // -1
-11 % 5 // -1

赋值运算的简写形式

如果变量对自身的值进行算术运算,C 语言提供了简写形式,允许将赋值运算符和算术运算符结合成一个运算符。

  • +=
  • -=
  • *=
  • /=
  • %=

下面是一些例子。

i += 3;  // 等同于 i = i + 3
i -= 8;  // 等同于 i = i - 8
i *= 9;  // 等同于 i = i * 9
i /= 2;  // 等同于 i = i / 2
i %= 5;  // 等同于 i = i % 5

自增运算符,自减运算符

C 语言提供两个运算符,对变量自身进行+ 1- 1的操作。

  • ++:自增运算符
  • --:自减运算符
i++; // 等同于 i = i + 1
i--; // 等同于 i = i - 1

这两个运算符放在变量的前面或后面,结果是不一样的。++var和--var是先执行自增或自减操作,再返回操作后var的值;var++和var--则是先返回操作前var的值,再执行自增或自减操作。

int i = 42;
int j;
j = (i++ + 10);
// i: 43
// j: 52
j = (++i + 10)
// i: 44
// j: 54

关系运算符

C 语言用于比较的表达式,称为“关系表达式”(relational expression),里面使用的运算符就称为“关系运算符”(relational operator),主要有下面6个。

  • > 大于运算符
  • < 小于运算符
  • >= 大于等于运算符
  • <= 小于等于运算符
  • == 相等运算符
  • != 不相等运算符

下面是一些例子。

a == b;
a != b;
a < b;
a > b;
a <= b;
a >= b;

关系表达式通常返回01,表示真伪。C 语言中,0表示伪,所有非零值表示真。比如,20 > 12返回112 > 20返回0

注意==相等运算符和=赋值运算符不是一个东西

逻辑运算符

逻辑运算符提供逻辑判断功能,用于构建更复杂的表达式,主要有下面三个运算符。

  • !:否运算符(改变单个表达式的真伪)。
  • &&:与运算符(两侧的表达式都为真,则为真,否则为伪)。
  • ||:或运算符(两侧至少有一个表达式为真,则为真,否则为伪)。

与运算符

if (x < 10 && y > 20)
  printf("Doing something!\n");

上面示例中,只有x < 10y > 20同时为真,x < 10 && y > 20才会为真。

或运算符

if (x < 10 || y > 20)
  printf("Doing something!\n");

上面示例中,只要有一个是真,就会执行printf函数。

否运算符

if (!(x < 12))
  printf("x is not less than 12\n");

上面示例中,由于否运算符!具有比<更高的优先级,所以必须使用括号,才能对表达式x < 12进行否运算。当然,合理的写法是if (x >= 12),这里只是为了举例。

位运算符

C 语言提供一些位运算符,用来操作二进制位(bit)。

取反运算符~

取反运算符是一个一元运算符,用来将每一个二进制位变成相反值,即0变成11变成0

// 返回 01101100
~ 10010011

注意,~运算符不会改变变量的值,只是返回一个新的值。

与运算符&

与运算符&将两个值的每一个二进制位进行比较,返回一个新的值。当两个二进制位都为1,就返回1,否则返回0

// 返回 00010001
10010011 & 00111101

与运算符&可以与赋值运算符=结合,简写成&=

int val = 3;
val = val & 0377;
// 简写成
val &= 0377;

或运算符|

或运算符|将两个值的每一个二进制位进行比较,返回一个新的值。两个二进制位只要有一个为1(包含两个都为1的情况),就返回1,否则返回0

// 返回 10111111
10010011 | 00111101

或运算符|可以与赋值运算符=结合,简写成|=

int val = 3;
val = val | 0377;
// 简写为
val |= 0377;

异或运算符^

异或运算符^将两个值的每一个二进制位进行比较,返回一个新的值。两个二进制位有且仅有一个为1,就返回1,否则返回0

// 返回 10101110
10010011 ^ 00111101

异或运算符^可以与赋值运算符=结合,简写成^=

int val = 3;
val = val ^ 0377;
// 简写为
val ^= 0377;

左移运算符<<

左移运算符<<将左侧运算数的每一位,向左移动指定的位数,尾部空出来的位置使用0填充。相当于二进制乘2的位数的指数

10001010 << 2
// 1000101000

上面示例中,10001010的每一个二进制位,都向左侧移动了两位。

左移运算符<<可以与赋值运算符=结合,简写成<<=

int val = 1;
val = val << 2;
// 简写为
val <<= 2;

右移运算符>>

右移运算符>>将左侧运算数的每一位,向右移动指定的位数,尾部无法容纳的值将丢弃,头部空出来的位置使用0填充。相当于二进制除2的位数的指数

// 返回 00100010
10001010 >> 2

注意,右移运算符最好只用于无符号整数,不要用于负数。因为不同系统对于右移后如何处理负数的符号位,有不同的做法,可能会得到不一样的结果。

右移运算符>>可以与赋值运算符=结合,简写成>>=

int val = 1;
val = val >> 2;
// 简写为
val >>= 2;

逗号运算符

逗号运算符用于将多个表达式写在一起,从左到右依次运行每个表达式。

x = 10, y = 20;

上面示例中,有两个表达式(x = 10y = 20),逗号使得它们可以放在同一条语句里面。

逗号运算符返回最后一个表达式的值,作为整个语句的值。

int x;
x = (1, 2, 3);

上面示例中,括号里面的逗号运算符,返回最后一个表达式的值,所以变量x等于3

运算优先级

优先级指的是,如果一个表达式包含多个运算符,哪个运算符应该优先执行。各种运算符的优先级是不一样的。

3 + 4 * 5;

上面示例中,表达式3 + 4 * 5里面既有加法运算符(+),又有乘法运算符(*)。由于乘法的优先级高于加法,所以会先计算4 * 5,而不是先计算3 + 4

运算符的优先级顺序很复杂。下面是部分运算符的优先级顺序(按照优先级从高到低排列)。

  • 圆括号(()
  • 自增运算符(++),自减运算符(--
  • 一元运算符(+-
  • 乘法(*),除法(/
  • 加法(+),减法(-
  • 关系运算符(<>等)
  • 赋值运算符(=

由于圆括号的优先级最高,可以使用它改变其他运算符的优先级。

int x = (3 + 4) * 5;

上面示例中,由于添加了圆括号,加法会先于乘法进行运算。

完全记住所有运算符的优先级没有必要,解决方法是多用圆括号,防止出现意料之外的情况,也有利于提高代码的可读性。

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