江哥带你玩转C语言 | 06-C语言运算符

原创

极客江南

修改于 2021-07-12 10:25:55

4700

修改于 2021-07-12 10:25:55

文章被收录于专栏：代码情缘代码情缘

运算符基本概念

和数学中的运算符一样, C语言中的运算符是告诉程序执行特定算术或逻辑操作的符号
- 例如告诉程序, 某两个数相加, 相减,相乘等
什么是表达式
- 表达式就是利用运算符链接在一起的有意义,有结果的语句;
- 例如: a + b; 就是一个算数表达式, 它的意义是将两个数相加, 两个数相加的结果就是表达式的结果
- 注意: 表达式一定要有结果

运算符分类

按照功能划分:
- 算术运算符
- 赋值运算符
- 关系运算符
- 逻辑运算符
- 位运算符
按照参与运算的操作数个数划分:
- 单目运算
  - 只有一个操作数如 : i++;
- 双目运算
  - 有两个操作数如 : a + b;
- 三目运算
  - C语言中唯一的一个,也称为问号表达式如: a>b ? 1 : 0;

运算符的优先级和结合性

早在小学的数学课本中,我们就学习过"从左往右,先乘除后加减,有括号的先算括号里面的", 这句话就蕴含了优先级和结合性的问题
C语言中,运算符的运算优先级共分为15 级。1 级最高,15 级最低
- 在C语言表达式中,不同优先级的运算符, 运算次序按照由高到低执行
- 在C语言表达式中,相同优先级的运算符, 运算次序按照结合性规定的方向执行

算数运算符

优先级	名称	符号	说明
3	乘法运算符	*	双目运算符,具有左结合性
3	除法运算符	/	双目运算符,具有左结合性
3	求余运算符 (模运算符)	%	双目运算符,具有左结合性
4	加法运算符	+	双目运算符,具有左结合性
4	减法运算符	-	双目运算符,具有左结合性

注意事项
- 如果参与运算的两个操作数皆为整数, 那么结果也为整数
- 如果参与运算的两个操作数其中一个是浮点数, 那么结果一定是浮点数
- 求余运算符, 本质上就是数学的商和余"中的余数
- 求余运算符, 参与运算的两个操作数必须都是整数, 不能包含浮点数
- 求余运算符, 被除数小于除数, 那么结果就是被除数
- 求余运算符, 运算结果的正负性取决于被除数,跟除数无关, 被除数是正数结果就是正数,被除数是负数结果就是负数
- 求余运算符, 被除数为0, 结果为0
- 求余运算符, 除数为0, 没有意义(不要这样写)

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 5;
    // 加法
    int result = a + b;
    printf("%i\n", result); // 15
    // 减法
    result = a - b;
    printf("%i\n", result); // 5
    // 乘法
    result = a * b;
    printf("%i\n", result); // 50
    // 除法
    result = a / b;
    printf("%i\n", result); // 2
    
    // 算术运算符的结合性和优先级
    // 结合性: 左结合性, 从左至右
    int c = 50;
    result = a + b + c; // 15 + c;  65;
    printf("%i\n", result);
    
    // 优先级: * / % 大于 + -
    result = a + b * c; // a + 250; 260;
    printf("%i\n", result);
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // 整数除以整数, 结果还是整数
    printf("%i\n", 10 / 3); // 3

    // 参与运算的任何一个数是小数, 结果就是小数
    printf("%f\n", 10 / 3.0); // 3.333333
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // 10 / 3 商等于3, 余1
    int result = 10 % 3;
    printf("%i\n", result); // 1

    // 左边小于右边, 那么结果就是左边
    result = 2 % 10;
    printf("%i\n", result); // 2

    // 被除数是正数结果就是正数,被除数是负数结果就是负数
    result = 10 % 3;
    printf("%i\n", result); // 1
    result = -10 % 3;
    printf("%i\n", result); // -1
    result = 10 % -3;
    printf("%i\n", result); // 1
}

赋值运算符

优先级	名称	符号	说明
14	赋值运算符	=	双目运算符,具有右结合性
14	除后赋值运算符	/=	双目运算符,具有右结合性
14	乘后赋值运算符 (模运算符)	*=	双目运算符,具有右结合性
14	取模后赋值运算符	%=	双目运算符,具有右结合性
14	加后赋值运算符	+=	双目运算符,具有右结合性
14	减后赋值运算符	-=	双目运算符,具有右结合性

简单赋值运算符

#include <stdio.h>
int main(){
    // 简单的赋值运算符 =
    // 会将=右边的值赋值给左边
    int a = 10;
    printf("a = %i\n", a); // 10
}

复合赋值运算符

#include <stdio.h>
int main(){
     // 复合赋值运算符 += -= *= /= %=
     // 将变量中的值取出之后进行对应的操作, 操作完毕之后再重新赋值给变量
     int num1 = 10;
     // num1 = num1 + 1; num1 = 10 + 1; num1 = 11;
     num1 += 1;
     printf("num1 = %i\n", num1); // 11
     int num2 = 10;
     // num2 = num2 - 1; num2 = 10 - 1; num2 = 9;
     num2 -= 1;
     printf("num2 = %i\n", num2); // 9
     int num3 = 10;
     // num3 = num3 * 2; num3 = 10 * 2; num3 = 20;
     num3 *= 2;
     printf("num3 = %i\n", num3); // 20
     int num4 = 10;
     // num4 = num4 / 2; num4 = 10 / 2; num4 = 5;
     num4 /= 2;
     printf("num4 = %i\n", num4); // 5
     int num5 = 10;
     // num5 = num5 % 3; num5 = 10 % 3; num5 = 1;
     num5 %= 3;
     printf("num5 = %i\n", num5); // 1
}

结合性和优先级

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // 赋值运算符优先级是14, 普通运算符优先级是3和4, 所以先计算普通运算符
    // 普通运算符中乘法优先级是3, 加法是4, 所以先计算乘法
    // number += 1 + 25; number += 26; number = number + 26; number = 36;
    number += 1 + 5 * 5;
    printf("number = %i\n", number); // 36
}

自增自减运算符

在程序设计中,经常遇到“i=i+1”和“i=i-1”这两种极为常用的操作。
C语言为这种操作提供了两个更为简洁的运算符,即++和–

优先级	名称	符号	说明
2	自增运算符(在后)	i++	单目运算符,具有左结合性
2	自增运算符(在前)	++i	单目运算符,具有右结合性
2	自减运算符(在后)	i–	单目运算符,具有左结合性
2	自减运算符(在前)	–i	单目运算符,具有右结合性

自增
- 如果只有***单个***变量, 无论++写在前面还是后面都会对变量做+1操作

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    number++;
    printf("number = %i\n", number); // 11
    ++number;
    printf("number = %i\n", number); // 12
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // ++在后, 先参与表达式运算, 再自增
    // 表达式运算时为: 3 + 10;
    int result = 3 + number++;
    printf("result = %i\n", result); // 13
    printf("number = %i\n", number); // 11
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // ++在前, 先自增, 再参与表达式运算
    // 表达式运算时为: 3 + 11;
    int result = 3 + ++number;
    printf("result = %i\n", result); // 14
    printf("number = %i\n", number); // 11
}

自减

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // --在后, 先参与表达式运算, 再自减
    // 表达式运算时为: 10 + 3;
    int result = number-- + 3;
    printf("result = %i\n", result); // 13
    printf("number = %i\n", number); // 9
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int number = 10;
    // --在前, 先自减, 再参与表达式运算
    // 表达式运算时为: 9 + 3;
    int result = --number + 3;
    printf("result = %i\n", result); // 12
    printf("number = %i\n", number); // 9
}

注意点:
- 自增、自减运算只能用于单个变量,只要是标准类型的变量,不管是整型、实型,还是字符型变量等,但不能用于表达式或常量
  - 错误用法: ++(a+b); 5++;
- 企业开发中尽量让++ – 单独出现, 尽量不要和其它运算符混合在一起

int i = 10;
int b = i++; // 不推荐
或者
int b = ++i; // 不推荐
或者
int a = 10;
int b = ++a + a++;  // 不推荐

请用如下代码替代

int i = 10;
int b = i; // 推荐
i++;
或者;
i++;
int b = i; // 推荐
或者
int a = 10;
++a;
int b = a + a; // 推荐
a++;

C语言标准没有明确的规定，同一个表达式中同一个变量自增或自减后如何运算, 不同编译器得到结果也不同, 在企业开发中千万不要这样写

    int a = 1;
    // 下列代码利用Qt运行时6, 利用Xcode运行是5
    // 但是无论如何, 最终a的值都是3
   //  在C语言中这种代码没有意义, 不用深究也不要这样写
   // 特点: 参与运算的是同一个变量, 参与运算时都做了自增自减操作, 并且在同一个表达式中
    int b = ++a + ++a;
    printf("b = %i\n", b);

sizeof运算符

sizeof可以用来计算一个变量或常量、数据类型所占的内存字节数
- 标准格式: sizeof(常量 or 变量);
sizeof的几种形式
- sizeof( 变量\常量 );
  - sizeof(10);
  - char c = 'a'; sizeof(c);
- sizeof 变量\常量;
  - sizeof 10;
  - char c = 'a'; sizeof c;
- sizeof( 数据类型);
  - sizeof(float);
  - 如果是数据类型不能省略括号
sizeof面试题:
- sizeof()和+=、*=一样是一个复合运算符, 由sizeof和()两个部分组成, 但是代表的是一个整体
- 所以sizeof不是一个函数, 是一个运算符, 该运算符的优先级是2

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    double b = 3.14;
    // 由于sizeof的优先级比+号高, 所以会先计算sizeof(a);
    // a是int类型, 所以占4个字节得到结果4
    // 然后再利用计算结果和b相加, 4 + 3.14 = 7.14
    double res = sizeof a+b;
    printf("res = %lf\n", res); // 7.14
}

逗号运算符

在C语言中逗号“,”也是一种运算符,称为逗号运算符。其功能是把多个表达式连接起来组成一个表达式,称为逗号表达式
逗号运算符会从左至右依次取出每个表达式的值, 最后整个逗号表达式的值等于最后一个表达式的值
格式: 表达式1，表达式2，… …，表达式n;
- 例如: int result = a+1,b=3*4;

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10, b = 20, c;
    // ()优先级高于逗号运算符和赋值运算符, 所以先计算()中的内容
    // c = (11, 21);
    // ()中是一个逗号表达式, 结果是最后一个表达式的值, 所以计算结果为21
    // 将逗号表达式的结果赋值给c, 所以c的结果是21
    c = (a + 1, b + 1);
    printf("c = %i\n", c); // 21
}

关系运算符

为什么要学习关系运算符
- 默认情况下，我们在程序中写的每一句正确代码都会被执行。但很多时候，我们想在某个条件成立的情况下才执行某一段代码
- 这种情况的话可以使用条件语句来完成，但是学习条件语句之前，我们先来看一些更基础的知识：如何判断一个条件是否成立

C语言中的真假性
- 在C语言中，条件成立称为“真”，条件不成立称为“假”，因此，判断条件是否成立，就是判断条件的“真假”
- 怎么判断真假呢？C语言规定，任何数值都有真假性，任何非0值都为“真”，只有0才为“假”。也就是说，108、-18、4.5、-10.5等都是“真”，0则是“假”

关系运算符的运算结果只有2种：如果条件成立，结果就为1，也就是“真”；如果条件不成立，结果就为0，也就是“假”

优先级	名称	符号	说明
6	大于运算符	>	双目运算符,具有左结合性
6	小于运算符	<	双目运算符,具有左结合性
6	大于等于运算符	>=	双目运算符,具有左结合性
6	小于等于运算符	<=	双目运算符,具有左结合性
7	等于运算符	==	双目运算符,具有左结合性
7	不等于运算符	!=	双目运算符,具有左结合性

#include <stdio.h>
int main(){
    int result = 10 > 5;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 5 < 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 5 > 10;
    printf("result = %i\n", result); // 0
    result = 10 >= 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 10 <= 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 10 == 10;
    printf("result = %i\n", result); // 1
    result = 10 != 9;
    printf("result = %i\n", result); // 1
}

优先级和结合性

#include <stdio.h>
int main(){
    // == 优先级 小于 >, 所以先计算>
    // result = 10 == 1; result = 0;
    int result = 10 == 5 > 3;
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

#include <stdio.h>
int main(){
    // == 和 != 优先级一样, 所以按照结合性
    // 关系运算符是左结合性, 所以从左至右计算
    // result = 0 != 3; result = 1;
    int result = 10 == 5 != 3;
    printf("result = %i\n", result); // 1
}

练习: 计算result的结果

int result1 = 3 > 4 + 7
int result2 = (3>4) + 7
int result3 = 5 != 4 + 2 * 7 > 3 == 10

注意点:
- 无论是float还是double都有精度问题, 所以一定要避免利用==判断浮点数是否相等

#include <stdio.h>
int main(){
    float a = 0.1;
    float b = a * 10 + 0.00000000001;
    double c = 1.0 + + 0.00000000001;
    printf("b = %f\n", b);
    printf("c = %f\n", c);
    int result = b == c;
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

##逻辑运算符

优先级	名称	符号	说明
2	逻辑非运算符	!	单目运算符,具有右结合性
11	逻辑与运算符	&&	双目运算符,具有左结合性
12	逻辑或运算符	\\|\\|	双目运算符,具有左结合性

逻辑非
- 格式: ! 条件A;
- 运算结果: 真变假,假变真
- 运算过程:
  - 先判断条件A是否成立，如果添加A成立, 那么结果就为0，即“假”；
  - 如果条件A不成立，结果就为1，即“真”
- 使用注意:
  - 可以多次连续使用逻辑非运算符
  - !!!0;相当于(!(!(!0)));最终结果为1

#include <stdio.h>
int main(){
    // ()优先级高, 先计算()里面的内容
    // 10==10为真, 所以result = !(1);
    // !代表真变假, 假变真,所以结果是假0
    int result = !(10 == 10);
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

逻辑与
- 格式: 条件A && 条件B;
- 运算结果:一假则假
- 运算过程:
  - 总是先判断"条件A"是否成立
  - 如果"条件A"成立，接着再判断"条件B"是否成立, 如果"条件B"也成立，结果就为1，即“真”
  - 如果"条件A"成立，"条件B"不成立，结果就为0，即“假”
  - 如果"条件A"不成立，不会再去判断"条件B"是否成立, 因为逻辑与只要一个不为真结果都不为真
- 使用注意:
  - "条件A"为假, "条件B"不会被执行

#include <stdio.h>
int main(){
    //               真     &&    真
    int result = (10 == 10) && (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          假     &&    真
    result = (10 == 9) && (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 0
    //          真     &&    假
    result = (10 == 10) && (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 0
    //          假     &&    假
    result = (10 == 9) && (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 20;
    // 逻辑与, 前面为假, 不会继续执行后面
    int result = (a == 9) && (++b);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    printf("b = %i\n", b); // 20
}

逻辑或
- 格式: 条件A || 条件B;
- 运算结果:一真则真
- 运算过程:
  - 总是先判断"条件A"是否成立
  - 如果"条件A"不成立，接着再判断"条件B"是否成立, 如果"条件B"成立，结果就为1，即“真”
  - 如果"条件A"不成立，"条件B"也不成立成立, 结果就为0，即“假”
  - 如果"条件A"成立, 不会再去判断"条件B"是否成立, 因为逻辑或只要一个为真结果都为真
- 使用注意:
  - "条件A"为真, "条件B"不会被执行

#include <stdio.h>
int main(){
    //               真     ||    真
    int result = (10 == 10) || (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          假     ||    真
    result = (10 == 9) || (5 != 1);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          真     ||    假
    result = (10 == 10) || (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    //          假     ||    假
    result = (10 == 9) || (5 != 5);
    printf("result = %i\n", result); // 0
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 20;
    // 逻辑或, 前面为真, 不会继续执行后面
    int result = (a == 10) || (++b);
    printf("result = %i\n", result); // 1
    printf("b = %i\n", b); // 20
}

练习: 计算result的结果

int result = 3>5 || 2<4 && 6<1;

三目运算符

三目运算符，它需要3个数据或表达式构成条件表达式
格式: 表达式1？表达式2(结果A)：表达式3(结果B)
- 示例: 考试及格 ? 及格 : 不及格;
求值规则:
- 如果"表达式1"为真，三目运算符的运算结果为"表达式2"的值(结果A)，否则为"表达式3"的值(结果B)

示例:
    int a = 10;
    int b = 20;
    int max = (a > b) ? a : b;
    printf("max = %d", max);
    输出结果: 20
等价于:
    int a = 10;
    int b = 20;
    int max = 0;
    if(a>b){
      max=a;
    }else {
       max=b;
    }
    printf("max = %d", max);

注意点
- 条件运算符的运算优先级低于关系运算符和算术运算符,但高于赋值符
- 条件运算符?和:是一个整体,不能分开使用

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 5;
    // 先计算 a > b
    // 然后再根据计算结果判定返回a还是b
    // 相当于int max= (a>b) ? a : b;
    int max= a>b ? a : b;
    printf("max = %i\n", max); // 10
}

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 10;
    int b = 5;
    int c = 20;
    int d = 10;
    // 结合性是从右至左, 所以会先计算:后面的内容
    // int res = a>b?a:(c>d?c:d);
    // int res = a>b?a:(20>10?20:10);
    // int res = a>b?a:(20);
    // 然后再计算最终的结果
    // int res = 10>5?10:(20);
    // int res = 10;
    int res = a>b?a:c>d?c:d;
    printf("res = %i\n", res);
}

类型转换

强制类型转换(显示转换)	自动类型转换(隐式转换)
(需要转换的类型)(表达式)	1.算数转换 2.赋值转换

强制类型转换(显示转换)

// 将double转换为int
int a = (int)10.5;

算数转换
- 系统会自动对占用内存较少的类型做一个“自动类型提升”的操作, 先将其转换为当前算数表达式中占用内存高的类型, 然后再参与运算

// 当前表达式用1.0占用8个字节, 2占用4个字节
// 所以会先将整数类型2转换为double类型之后再计算
double b = 1.0 / 2;

赋值转换

// 赋值时左边是什么类型,就会自动将右边转换为什么类型再保存
int a = 10.6;

注意点:
- 参与计算的是什么类型, 结果就是什么类型

// 结果为0, 因为参与运算的都是整型
double a = (double)(1 / 2);
// 结果为0.5, 因为1被强制转换为了double类型, 2也会被自动提升为double类型
double b = (double)1 / 2;

#include <stdio.h>
int main(){
    double d = 3.14;
    int num = (int)d;
    printf("num = %i\n", num); // 3
    printf("d = %lf\n", d); // 3.140000
}

阶段练习

从键盘输入一个整数, 判断这个数是否是100到200之间的数
表达式 6＝＝6＝＝6 的值是多少？
用户从键盘上输入三个整数,找出最大值,然后输入最大值
用两种方式交换两个变量的保存的值

交换前
int a = 10; int b = 20;
交换后
int a = 20; int b = 10;

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