1. 引言
什么是运算符
- 运算符是编程中用于执行算术、比较和逻辑操作的符号。
- 它们是构建表达式的基本工具，类似于数学中的加、减、乘和除。
程序片段示例: 简单的算术运算符使用
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 5, b = 2;
int sum = a + b; // 使用加法运算符 '+'
int diff = a - b; // 使用减法运算符 '-'
int prod = a * b; // 使用乘法运算符 '*'
int quot = a / b; // 使用除法运算符 '/'
printf("Sum is %d, Difference is %d, Product is %d, Quotient is %d\n", sum, diff, prod, quot);
return 0;
}
运算符在编码中的重要性
- 运算符允许程序员表达复杂的计算逻辑。
- 它们干净明了的语法简化了程序设计过程。
- 正确使用运算符对于程序的预期行为至关重要。
2. C语言运算符概述
C语言中常用的运算符分类
算术运算符
- 用于执行标准算术操作，如
+, -, *, /, 和 %（取模）。
关系运算符
- 用于比较两个值，如
==, !=, >, <, >=, 和 <=。
逻辑运算符
- 用于组合布尔值，如
&&（与）、||（或）和 !（非）。
赋值运算符
- 用于将值分配给变量，如
=, +=, -=, *= 等。
位运算符
- 用于直接对整数类型变量的位进行操作，如
&（位与）、|（位或）、^（位异或）、<<（左移）和 >>（右移）。
杂项运算符
- 如逗号运算符、sizeof、条件运算符（
?:）等。
程序片段示例: 使用杂项运算符
#include <stdio.h>
int main() {
int x, y;
x = 10, y = 20; // 使用逗号运算符分隔多个语句
int size = sizeof(x); // 使用sizeof运算符获取变量占用的字节数
int max = (x > y) ? x : y; // 使用条件运算符选择较大的值
printf("Size of x is %d bytes, max value is %d\n", size, max);
return 0;
}
3. C语言运算符优先级与结合性
定义什么是优先级和结合性
- 优先级决定了表达式中运算符的计算顺序，优先级高的运算符会先被计算。
- 结合性决定了当两个运算符具有相同优先级时，表达式是如何评估的，通常是左结合或右结合。
表格展示运算符的优先级和结合性
| 优先级 | 运算符 | 描述 | 结合性 |
|---|
| 1 | () [] -> . | 成员访问 | 左结合 |
| 2 | ! ~ ++ -- + - * & | 单目运算符 | 右结合 |
| 3 | * / % | 算术运算符 | 左结合 |
| 4 | + - | 加减运算符 | 左结合 |
| ... | ... | ... | ... |
- 注: 表中仅展示了部分运算符和优先级，具体内容可以根据实际需要完善。
程序片段示例: 运算符优先级的实际效果
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 5, b = 3, c = 2;
int result = a + b * c; // 先计算 b*c，然后计算 a+结果
printf("Result of a + b * c is %d\n", result); // 输出 11
return 0;
}
4. 运算符优先级详解
分类讨论各种类型运算符的优先级
- 详细介绍每类运算符的优先级，同时解释为什么某个运算符比另一个优先级高。
- 算术运算符：
*, /, % 优先于 +, -。 - 位运算符：位运算符
<<, >> 优先于关系运算符。 - 赋值运算符：
=, +=, -=, 等几乎总是最后计算。
提供示例代码来展示不同优先级运算符的使用
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 4, b = 8, c = 2;
// 要点: *=有比==更高的优先级，所以下面的表达式是比较 b 与 a*c 的结果
int d = (b *= a) == (c * a);
printf("Result of (b *= a) == (c * a) is %d\n", d); // 输出 0, 因为 b=a*b 不等于 c*a
return 0;
}
常见的陷阱和错误
- 讨论如果忽略优先级可能导致的逻辑错误，如混淆了位运算与逻辑运算符的优先级。
- 赋值与比较的误用，如使用
= 而不是 == 进行比较。
程序片段示例: 运算符优先级引起的逻辑错误
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 0, b = 0;
// 逻辑错误: 程序员的意图可能是比较 a 和 b 是否都等于0
if (a = 1 & b = 0) {
printf("a and b are zero\n");
} else {
printf("a and b are not zero\n"); // 这行代码会被执行
}
return 0;
}
5. 使用括号明确优先级
如何使用括号来明确运算顺序
- 括号用于改变运算符的默认优先级。
- 在复杂表达式中，使用括号可以让代码的意图更明确。
使用括号改变表达式的求值顺序
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 5, b = 3, c = 2;
int result = a + (b * c); // 通过括号明确指定先计算 b*c
printf("Result with parentheses is %d\n", result); // 输出 11
return 0;
}
6. 实际编程中的应用
- 在实际的编程实践中，对运算符优先级的准确理解不仅能防止错误，还能提高代码效率。
7. 总结
重申运算符优先级在C语言编程中的重要性
- 准确理解和应用运算符优先级对于编写准确和高效的C代码是至关重要的。
检查优先级理解的练习
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4;
int result = a + b * c / d; // 结果是？ 答案应该是 2
printf("The result is %d\n", result);
// 运算符优先级意味着 b*c 首先计算，结果是 6
// 然后 6/d 计算，结果是 1
// 最后 a+1 计算，得出结果 2
return 0;
}
付：
| 优先级 | 运算符类别 | 运算符 | 描述 | 结合性 |
|---|
| 1 | 后缀运算符 | (), [], ->, . | 函数调用、数组访问、箭头成员访问、点成员访问 | 左结合 |
| 2 | 一元运算符 | !, ~, ++, --, +, -, *, &, sizeof, typeof | 逻辑非、位取反、递增、递减、一元加减、解引用、取地址 | 右结合 |
| 3 | 乘除类运算符 | *, /, % | 乘法、除法、取模 | 左结合 |
| 4 | 加减类运算符 | +, - | 加法、减法 | 左结合 |
| 5 | 移位运算符 | <<, >> | 左移、右移 | 左结合 |
| 6 | 关系运算符 | <, <=, >, >= | 小于、小于等于、大于、大于等于 | 左结合 |
| 7 | 相等类运算符 | ==, != | 等于、不等于 | 左结合 |
| 8 | 位与运算符 | & | 位与 | 左结合 |
| 9 | 位异或运算符 | ^ | 位异或 | 左结合 |
| 10 | 位或运算符 | ` | ` | 位或 |
| 11 | 逻辑与运算符 | && | 逻辑与 | 左结合 |
| 12 | 逻辑或运算符 | ` | | ` |
| 13 | 条件运算符 | ?: | 三元条件运算符 | 右结合 |
| 14 | 赋值运算符 | =, +=, -=, *=, /=, %=, <<=, >>=, &=, ^=, ` | =` | 赋值、运算后赋值 |
| 15 | 逗号运算符 | , |
