C语言入门教程-(6)运算符

1.运算符概述

运算符是一种编译器执行特定的数学或逻辑操作的符号。C语言提供了以下类型的运算符：

  • 算术运算符
  • 关系运算符
  • 逻辑运算符
  • 位运算符
  • 赋值运算符
  • 条件运算符
  • 其他运算符

2.算术运算符

算术运算符分为单目运算符和双目运算符，单目运算符表示只需要一个操作数，双目运算符需要两个操作数。

2.1 双目算术运算符

  • 1）+ ：加法，把两个操作数相加
  • 2）- ：减法，从第一个操作数中减去第二个操作数
  • 3）* ：乘法，把两个操作数相乘
  • 4）/ ：除法，第一个操作数除以第二个操作数
  • 5）% ：求模（取余），第一个操作数除以第二个操作数所得余数

双目运算符中，C语言中的加号、减号与数学中的一样。乘号、除号因为ASCII符号中没有与数学中相对应的符号，所以使用星号表示乘号，使用斜线表示除号。C语言中增加了一个求模运算符，是用来取余的。需要注意的是，求模运算符的两个操作数必须是整型。

【实例6.1】加减乘除以及取模运算

#include <stdio.h>

int main(){    int a = 21;    int b = 10;    int c;    float d = 2.5;    double e;    int f = -21;    int g = -10;

    c = a + b;    printf(" a + b = %d\n", c);    c = a - b;    printf(" a - b = %d\n", c);    c = a * b;    printf(" a * b = %d\n", c);    c = a / b;    printf(" a / b = %d\n", c);    e = a / d;    printf(" a / d = %lf\n", e);    c = a % b;    printf(" a %% b = %d\n", c);    c = a % g;    printf(" a %% g = %d\n", c);    c = f % b;    printf(" f %% b = %d\n", c);    c = f % g;    printf(" f %% g = %d\n", c);

    return 0;}

执行以上程序，输出结果为：
a + b = 31
a - b = 11
a * b = 210
a / b = 2
a / d = 8.400000
a % b = 1
a % g = 1
f % b = -1
f % g = -1

实例解析：
加、减与数学中的一样，其中需要说明的是除法以及取模运算。C语言中的除法运算，不同类型的除数和被除数会导致不同类型的运算结果。一种情况是，当除数和被除数都是整数时，运算结果也是整数。当不能整除时，就直接舍弃小数部分，只保留整数部分。另一种情况是，一旦除数和被除数中有一个是小数，那么运算结果也是小数，并且是double类型的小数。C语言中的取余运算，就是求相除后的余数。取余运算中%的两边都必须是整数，不能出现小数，否则会报错。余数可以是正数也可以是负数，由%左边的整数决定：如果%左边是正数，那么余数也是正数；如果%左边是负数，那么余数也是负数。

2.2 单目算术运算符

  • 1）- ：取负，把操作数乘以-1
  • 2）++：自增运算符，把操作数增加1
  • 3）--：自减运算符，把操作数减少1

单目运算符中，只需要一个操作数。取负操作符将正操作数设置为负数，负操作数设置为正数。自增运算符使得变量的值增加1，自减运算符使得变量的值减少1。比如：

i++;j--;

变量i的值增加1，变量j的值减少1，相当于：

i = i+1;j = j-1;

自增运算符和自减运算符的运算对象只能是变量，不能是常量或者表达式，否则将会报错。比如：

1++;//报错--(i+1);//报错

自增运算符和自减运算符分为两种方式：一种是在变量前面，称为前缀模式；一种是在变量后面，称为后缀模式。下面介绍一下两种方式的区别：

  • 前缀模式，先执行变量的自增或者自减操作，再将得到的结果参与表达式运算。
  • 后缀模式，先将变量参与表达式运算，再执行变量的自增或者自减操作。

前缀模式，也被理解为先运算后赋值，比如：

i = 1;j = ++i;

执行上面语句，i和j的值都是2。先是变量i自增，i的值变为2，再将结果2赋值给j。

后缀模式，也被理解为先赋值后运算，比如：

i = 1;j = i++;

执行上面语句，i的值是2，j的值是1。先是变量i赋值给j，这个时候i还没有自增操作，i的值还是1，所以j的值是1。赋值后，i再自增，i的值变为2。

【实例6.2】前缀模式和后缀模式

#include <stdio.h>

int main(){

    int a = 10;    int c;

    c = a++;

    printf("先赋值后运算：\n");    printf(" c 的值是 %d\n", c);    printf(" a 的值是 %d\n", a);

    a = 10;//重新赋值为10    c = a--;    printf(" c 的值是 %d\n", c);    printf(" a 的值是 %d\n", a);

    printf("先运算后赋值：\n");    a = 10;    c = ++a;    printf(" c 的值是 %d\n", c);    printf(" a 的值是 %d\n", a);

    a = 10;    c = --a;    printf(" c 的值是 %d\n", c);    printf(" a 的值是 %d\n", a);

}

执行以上程序，输出结果为：
先赋值后运算：
c 的值是 10
a 的值是 11
c 的值是 10
a 的值是 9
先运算后赋值：
c 的值是 11
a 的值是 11
c 的值是 9
a 的值是 9

实例解析：
++ 在变量前面和后面是有区别的：++ 在前面叫做前自增。前自增先进行自增运算，再进行其他操作。++ 在后面叫做后自增。后自增先进行其他操作，再进行自增运算。
对于，c = a++; a 的值不会立马加 1，而是先把 a 原来的值（也就是10）交给 c，然后再加 1。a 原来的值为 10，所以 c 的值也就为 10。而 a 经过自增，最终值为 11。
对于，c = a--; a 的值不会立马减 1，而是先把 a 原来的值（也就是10）交给 c，然后再减 1。a 原来的值为 10，所以 c 的值也就为 10。而 a 经过自减，最终值为 9。
对于，c = ++a，先执行 ++a，结果为 11，再将 11 赋值给 c，所以 c 的最终值为11。而 a 经过自增，最终的值也为 11。
对于，c = --a，先执行 --a，结果为 9，再将 9 赋值给 c，所以 c 的最终值为9。而 a 经过自减，最终的值也为 9。

2.3 算术运算符的优先级

在数学运算中，运算符是有优先级的，C语言中的运算符也有优先级。算术运算符的优先级：单目算术运算符(-、++、--) > 乘号(*)、除号(/)、求模(%) > 加号(+)、减号(-)。比如：

int a = 1 + 2 * 3;

根据优先级，将会先计算2 * 3，再将得到的结果6和1相加，得到7，赋值给变量a。

当表达式中有多个相同优先级的运算符时，按照从左到右的顺序运算。比如：

int a = 1 + 2 * 3 / 3;

乘号(*)、除号(/)优先级相同，按照从左到右的顺序运算，先计算2 * 3，将结果6 / 3，得到结果2和1相加，得到3，赋值给变量a。

如果需要改变表达式的运算顺序，我们还可以使用圆括号。比如：

int a = (1 + 2) * 3 / 3;

先计算圆括号内的1 + 2，得到的结果3再去运算，最后得到3，赋值给变量a。

3.关系运算符

  • 1）==：检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。
  • 2）!=：检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真。
  • 3）> ：检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真。
  • 4）< ：检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真。
  • 5）>=：检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。
  • 6）<=：检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。

关系运算符只有两种结果：true或者false。true代表条件为真，false代表条件为假。C语言中，一般非0值代表true，0代表false。比如：

1 == 2;//条件为假，结果是false。1 != 2;//条件为真，结果是true。1 > 2;//条件为假，结果是false。1 < 2;//条件为真，结果是true。1 >= 2;//条件为假，结果是false。1 <= 2;//条件为真，结果是true。

4.逻辑运算符

  • 1）! ：单目运算符，称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态。如果条件为真则逻辑非运算符将使其为假。
  • 2）&&：双目运算符，称为逻辑与运算符。如果两个操作数都非零，则条件为真。
  • 3）||：双目运算符，称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零，则条件为真。

逻辑运算符与数学上有相同之处。逻辑运算符和关系运算符一样，也只有两种结果：true或者false。逻辑运算符可以将多个关系表达式的结果合并起来。我们要判断变量i是否在0和100之间，不能直接表示成：0 =< i =< 100。需要使用逻辑运算符来表示，比如：

i >= 0 && i =< 100

如果变量i在0和100之间，则结果为true，否则为false。

逻辑运算符也是有优先级的，逻辑非运算符(!)>逻辑与运算符(&&)>逻辑或运算符(||)。

【实例6.3】逻辑运算符

#include <stdio.h>

int main(){    int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;

    printf("!a = %d\n", !a);    printf("!b = %d\n", !b);

    printf("a&&b = %d\n", a && b);    printf("a||b = %d\n", a || b);

    printf("a&&b||c&&d = %d\n", a&&b || c&&d);

    printf("a&&!b||c&&d = %d\n", a && !b || c&&d);

    return 0;}

执行以上程序，输出结果为：
!a = 1
!b = 0
a&&b = 0
a||b = 1
a&&b||c&&d = 1
a&&!b||c&&d = 1

实例解析：
在使用printf()函数以整数形式输出逻辑结果时，1代表true，0代表false。!a代表a取反，0取反结果为true，所以输出1。那么!b取反则输出0。a&&b代表a和b做与运算，0和1做与运算，结果为false，则输出0。a||b 代表a和b做或运算，0和1做或运算，结果为true，则输出1。a&&b || c&&d，根据优先级，我们先运算a&&b和c&&d，得到的结果是false和true，false和true进行或运算，结果还是true，所以输出1。a && !b || c&&d，根据优先级，我们先运算!b，得到的结果是false，然后运算a和false以及c&&d，得到的结果是，false和true进行或运算，结果是true，所以输出1。

5.位运算符

位运算符作用于位，并逐位执行操作，也就是二进制的运算。

  • 1）~ ：单目运算符，按二进制位进行取反运算。
  • 2）& ：双目运算符，按二进制位进行与运算。
  • 3）| ：双目运算符，按二进制位进行或运算。
  • 4）^ ：双目运算符，按二进制位进行异或运算。
  • 5）<<：双目运算符，二进制左移运算符。
  • 6）>>：双目运算符，二进制右移运算符。

位运算符不能用于float、double等类型，只能用于整数类型。

【实例6.4】位运算符

#include <stdio.h>

int main(){

    int a = 50;    /* 50 = 0011 0010 */    int b = 19;    /* 19 = 0001 0011 */    int c = 0;

    c = a & b;       /* 18 = 0001 0010 */    printf("a & b 的值是 %d\n", c);

    c = a | b;       /* 51 = 0011 0011 */    printf("a | b 的值是 %d\n", c);

    c = a ^ b;       /* 33 = 0010 0001 */    printf("a ^ b 的值是 %d\n", c);

    c = ~a;          /* -51 = 1100 1100 */    printf("~a 的值是 %d\n", c);

    c = a << 2;     /* 200 = 1100 1000 */    printf("a << 2 的值是 %d\n", c);

    c = a >> 2;     /* 12 = 0000 1100 */    printf("a >> 2 的值是 %d\n", c);

    return 0;}

执行以上程序，输出结果为：
a & b 的值是 18
a | b 的值是 51
a ^ b 的值是 33
~a 的值是 -51
a << 2 的值是 200
a >> 2 的值是 12

实例解析：
A = 50，B = 19，现在以二进制格式表示，它们如下所示：
A = 0011 0010
B = 0001 0011
然后按照二进制位进行相应运算得到结果值。二进制左移运算符，运算对象的各二进制位全部左移若干位，左边的二进制位丢弃，右边补0；二进制右移运算符，运算对象的的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。

6.赋值运算符

C语言中，可以将赋值运算符分为两类：简单赋值运算符和复合赋值运算符。

2.1 简单赋值运算符

简单赋值运算符就是"="，一般语法格式：

变量 = 表达式;

赋值运算符"="和数学表达式中的等号"="的意义是不同的。前面我们就多次用到了赋值运算符"="。"="的作用是把结果赋值给变量，所以赋值运算符的左边必须是变量，赋值运算符从右向左的顺序计算。比如：

a = b = 1; 

以上语句，先将1赋值给b，再将变量b赋值给变量a。

赋值也是一种运算，我们可以放在表达式中。比如：

a = (b = 1) + (c = 2);

以上语句，先将1赋值给b和将2赋值给c，再将变量b和c的值相加，最后得到的结果3赋值给a。

2.2 复合赋值运算符

  • 1）+=：加赋值，a += b等价于a = a + b。
  • 2）-=：减赋值，a -= b等价于a = a - b。
  • 3）*=：乘赋值，a *= b等价于a = a * b。
  • 4）/=：除赋值，a /= b等价于a = a / b。
  • 5）%=：取余赋值，a %= b等价于a = a % b。
  • 6）&=：位与赋值，a &= b等价于a = a & b。
  • 7）|=：位或赋值，a |= b等价于a = a | b。
  • 8）^=：位异或赋值，a ^= b等价于a = a ^ b。
  • 9）<<=：位左移赋值，a <<= b等价于a = a << b。
  • 10）>>=：位右移赋值，a >>= b等价于a = a >> b。

赋值运算的规则是将左侧的变量和右侧的操作数进行运算，然后再将得到的结果赋值给左侧的变量。比如：

a += 1;

等价于：

a = a + 1;

7.条件运算符

条件运算的一般语法格式如下：

表达式1？表达式2:表达式3

从语法格式中，我们可以看出，这是一个三目运算。通过问号和冒号将三个表达式连接起来。整个表达式的运算过程：先计算表达式1的值，如果它的值为true(非0值)，则将表达式2的值返回；如果它的值为false(0值)，则将表达式3的值返回。

【实例6.5】条件运算符，比较两个数的最大值

#include <stdio.h>

int main(){    int a, b, max;

    printf("Please input a:");    scanf("%d", &a);

    printf("Please input b:");    scanf("%d", &b);

    max = a > b ? a : b;

    printf("max is:%d\n",max);

    return 0;}

执行以上程序，输出结果为：
Please input a:5
Please input b:10
max is:10

实例解析：
先计算a > b，值为false，将b的值返回，结果为10。

8.其他运算符

  • 1）sizeof：长度运算符
  • 2）& ：取地址运算符
  • 3）[]：下标运算符
  • 4）* ：指针运算符
  • 5）. ：结构体成员运算符
  • 6）->：指向结构体成员运算符

这里介绍一下sizeof长度运算符，其余的在后面会讲到。sizeof运算符返回一个数据类型、变量、常量所占的字节长度，可以使用printf()函数来输出。

【实例6.6】sizeof长度运算符

#include <stdio.h>

int main(){    int a = 100;

    printf("int类型字节长度:%d\n", sizeof(int));    printf("变量a字节长度:%d\n", sizeof(a));    printf("常量100字节长度:%d\n", sizeof(100));

    return 0;}

执行以上程序，输出结果为：
int类型字节长度:4
变量a字节长度:4
常量100字节长度:4

实例解析：
可以看到结果都是4，这是因为int类型的字节长度是4，变量a的字节长度也就是4，存储的常量100自然也就是4。

9.总结

总结一下，本节内容主要介绍了C语言的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符、条件运算符和其他运算符。

10.练习

6-1 下面程序的输出结果是什么？

#include <stdio.h>

int main(){    int a = 12, b = 1;    int c = a - (b--);    int d = (++a) - (--b);    printf("c=%d, d=%d\n", c, d);

    return 0;}

6-2 判断下面结果是true还是flase:

1 > 1 && 3 < 4 || 4 > 5 && 2 > 1 && 9 > 8 || 7 < 6

! 2 > 1 and 3 < 4 or 4 > 5 and 2 > 1 and 9 > 8 or 7 < 6

6-3 编写一个程序，比较三个数的最大值。

可以在评论中，写下你们的练习答案。

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时间： 2024-08-30 07:47:52

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