快速学C语言——第 4 章：运算符与表达式

第 4 章：运算符与表达式

​ 在编程中，我们经常需要对数据进行各种计算和比较，就像在数学中一样。C 语言提供了一系列运算符，让我们能够对变量和值进行赋值、计算、比较、逻辑判断等操作。将变量、常量和运算符按照语法规则组合在一起，就形成了表达式。表达式会产生一个具体的值，是构建程序逻辑（如条件判断、循环执行、数据计算）的基础组成部分。

4.1 算术运算符

​算术运算符用于执行基本的数学运算，包括加、减、乘、除、取模（求余数），适用于数值类型（整型、浮点型）数据。

​ 关键注意事项：

​ 1、整数除法：两个整型数据相除时，结果会自动舍弃小数部分（仅保留整数），而非四舍五入。

​ 2、浮点数除法：若至少有一个操作数是浮点型（float/double），则结果为浮点型，保留小数部分。

​ 3、取模运算：仅适用于整型数据，用于计算除法后的余数，结果的正负号与被除数一致（如10 % 3 = 1，-10 % 3 = -1）。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){inta=15,b=4;floatc=15.0f;// 浮点型操作数。intd=-15;printf("15 + 4 = %d\n",a+b);// 输出：19（整数加法）。printf("15 - 4 = %d\n",a-b);// 输出：11（整数减法）。printf("15 * 4 = %d\n",a*b);// 输出：60（整数乘法）。printf("15 / 4 = %d\n",a/b);// 输出：3（整数除法，舍弃小数）。printf("15.0f / 4 = %.2f\n",c/b);// 输出：3.75（浮点数除法）。printf("15 %% 4 = %d\n",a%b);// 输出：3（取模，正数余数）。printf("-15 %% 4 = %d\n",d%b);// 输出：-3（取模，余数与被除数同号）。return0;}

4.2 赋值运算符

​ 赋值运算符用于将右侧的值或表达式结果赋给左侧的变量，最基础的是=，C 语言还提供了复合赋值运算符（结合算术 / 位运算的简化写法），让代码更简洁。

​ 关键注意事项：

​ 1、赋值运算符的左侧必须是 “可修改的变量”（如a = 5合法，5 = a非法）。

​ 2、复合赋值运算符会先执行运算，再赋值，优先级低于算术运算符。

​ 3、赋值表达式本身也有值，值为 “赋值后变量的结果”（如a = b = 5等价于b = 5; a = 5，右结合）。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){intx=10;x+=5;// 等价于 x = x + 5 → x = 15。printf("x += 5 后，x = %d\n",x);// 输出：15。x*=2;// 等价于 x = x * 2 → x = 30。printf("x *= 2 后，x = %d\n",x);// 输出：30。x%=7;// 等价于 x = x % 7 → 30 ÷ 7 = 4余2 → x = 2。printf("x %%= 7 后，x = %d\n",x);// 输出：2。// 赋值表达式的右结合性。inta,b;a=b=8;// 先执行 b = 8，再执行 a = b。printf("a = %d, b = %d\n",a,b);// 输出：a = 8, b = 8。return0;}

4.3 关系运算符

​ 关系运算符用于比较两个值的大小或相等关系，结果是逻辑值 ——1 表示 “真”（条件成立），0 表示 “假”（条件不成立）。关系运算的结果常用于条件判断（如 if 语句、循环条件）。

​ 关键注意事项：

​ 1、区分==（相等判断）和=（赋值）：这是最常见的编程错误之一（如if (a == 5)是判断，if (a = 5)是赋值，永远为真）。

​ 2、浮点数比较：由于精度问题，不建议直接用==比较浮点数（如3.14 == 3.1400000001可能为假），应判断两者差值的绝对值是否小于极小值（如fabs(a - b) < 1e-6）。

示例：

#include<stdio.h>#include<math.h>// 用于fabs函数（浮点数绝对值）。intmain(){inta=10,b=20;floatpi1=3.14f,pi2=3.1400001f;printf("%d == %d 的结果是：%d\n",a,b,a==b);// 输出：0（假）。printf("%d != %d 的结果是：%d\n",a,b,a!=b);// 输出：1（真）。printf("%d > %d 的结果是：%d\n",a,b,a>b);// 输出：0（假）。printf("%d < %d 的结果是：%d\n",a,b,a<b);// 输出：1（真）。// 浮点数比较的正确方式。if(fabs(pi1-pi2)<1e-6){// 差值小于10的-6次方，视为相等。printf("pi1 和 pi2 相等\n");}else{printf("pi1 和 pi2 不相等\n");}return0;}

4.4 逻辑运算符

​ 逻辑运算符用于组合多个关系表达式（或逻辑值），形成更复杂的条件判断，结果同样是 1（真）或 0（假）。C 语言支持 “短路求值”，能提高运算效率。

​ 关键注意事项：

​ 1、逻辑与（&&）：所有条件都为真，结果才为真；只要有一个为假，结果为假。

​ 2、逻辑或（||）：只要有一个条件为真，结果就为真；所有条件都为假，结果才为假。

​ 3、逻辑非（!）：将真变假、假变真（如!0 = 1，!5 = 0——C 语言中 “非 0 值都视为真”）。

​ 4、短路求值：逻辑与左侧为假时，右侧表达式不执行；逻辑或左侧为真时，右侧表达式不执行（避免无效计算或副作用）。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){intage=20;inthas_license=1;// 1表示真（有驾照），0表示假（无驾照）。intx=5,y=10;// 逻辑与：两个条件都满足才为真。intcan_drive=(age>=18)&&has_license;printf("可以开车：%d\n",can_drive);// 输出：1（真）。// 逻辑或：满足一个条件即为真。intis_young_or_old=(age<18)||(age>65);printf("是年轻人或老年人：%d\n",is_young_or_old);// 输出：0（假）。// 逻辑非：取反。intno_license=!has_license;printf("没有驾照：%d\n",no_license);// 输出：0（假）。// 短路求值示例：逻辑与左侧为假，右侧x++不执行。intresult1=(x>10)&&(x++);printf("result1 = %d, x = %d\n",result1,x);// 输出：0，x = 5（x++未执行）。// 短路求值示例：逻辑或左侧为真，右侧y++不执行。intresult2=(y>5)||(y++);printf("result2 = %d, y = %d\n",result2,y);// 输出：1，y = 10（y++未执行）。return0;}

4.5 自增和自减运算符（⚠️不建议大量使用）

​自增（++）和自减（–）是单目运算符，用于将变量的值 “直接增加 1” 或 “减少 1”，分为前缀和后缀两种形式，核心区别是 “增减操作” 和 “取值操作” 的执行顺序。

​ 关键注意事项：

​ 1、仅适用于变量（如++5非法，x++合法），因为需要修改变量的值。

​ 2、避免在同一表达式中多次使用（如x++ + ++x），结果依赖编译器实现，无统一标准，易出错。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){intx=5,y,z;// 后缀自增：先赋值（y = x=5），再自增（x=6）。y=x++;printf("x = %d, y = %d\n",x,y);// 输出：x = 6, y = 5。x=5;// 重置x。// 前缀自增：先自增（x=6），再赋值（y=6）。y=++x;printf("x = %d, y = %d\n",x,y);// 输出：x = 6, y = 6。// 自减示例。z=10;printf("z-- = %d\n",z--);// 后缀：先取值（10），再自减（z=9）。printf("z = %d\n",z);// 输出：9。printf("--z = %d\n",--z);// 前缀：先自减（z=8），再取值（8）。return0;}

4.6 条件运算符（三元运算符，⚠️了解即可）

​ 条件运算符是 C 语言中唯一的三目运算符，语法简洁，用于简化二选一的条件判断，等价于简单的if-else语句。

​ 语法格式：条件表达式 ? 表达式1 : 表达式2。

​ ● 执行逻辑：先判断 “条件表达式” 的真假。

​ ● 若为真（非 0），整个表达式的值为 “表达式 1” 的值。

​ ● 若为假（0），整个表达式的值为 “表达式 2” 的值。

​ 关键注意事项：

​ 1、优先级低于关系运算符和算术运算符，高于赋值运算符。

​ 2、结合性为 “右结合”（如a ? b : c ? d : e等价于a ? b : (c ? d : e)）。

​ 3、表达式 1 和表达式 2 的类型应一致（或可隐式转换），避免类型不匹配。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){inta=10,b=20;intmax,min;intnumber=15;// 求两个数的最大值（等价于 if(a>b) max=a; else max=b;） 。max=(a>b)?a:b;printf("较大的数是：%d\n",max);// 输出：20。// 求两个数的最小值。min=(a<b)?a:b;printf("较小的数是：%d\n",min);// 输出：10。// 判断奇偶数。printf("%d是%s\n",number,(number%2==0)?"偶数":"奇数");// 输出：15是奇数。// 右结合示例：a=10为真，直接返回b=20，不执行后续判断。intresult=(a>5)?b:(b>15)?30:40;printf("result = %d\n",result);// 输出：20。return0;}

4.7 逗号运算符（⚠️了解即可）

​ 逗号运算符用于将多个表达式分隔开，按从左到右的顺序依次执行，整个逗号表达式的值为 “最后一个表达式” 的值。

​ 语法格式：表达式1, 表达式2, ..., 表达式n。

​ ● 执行逻辑：先执行表达式 1，再执行表达式 2，…，最后执行表达式 n，最终结果为表达式 n 的值。

​ ● 优先级：所有运算符中最低，低于赋值运算符（如需改变优先级，需加括号）。

​ 适用场景：在允许单个表达式的位置（如 for 循环的初始化 / 更新部分）执行多个操作。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){inta=1,b=2,c,d;// 逗号表达式：先执行a++,再执行b++,最终值为b++后的结果（3）。c=(a++,b++,b+1);printf("a = %d, b = %d, c = %d\n",a,b,c);// 输出：a=2, b=3, c=4。// 无括号时：赋值运算符优先级更高，先执行c = a++,再执行b++，逗号表达式值为b++（3）。a=1,b=2;// 重置。d=a++,b++,b+1;printf("a = %d, b = %d, d = %d\n",a,b,d);// 输出：a=2, b=3, d=1（d = a++的结果）。// for循环中使用：初始化a=0、b=5，更新时a++、b--。for(inti=0;i<3;i++,a++,b--){printf("i = %d, a = %d, b = %d\n",i,a,b);}// 输出：// i = 0, a = 2, b = 3// i = 1, a = 3, b = 2// i = 2, a = 4, b = 1return0;}

4.8 运算符的优先级与结合性

​ 当一个表达式包含多个运算符时，计算顺序由 “优先级” 和 “结合性” 共同决定 —— 优先级决定 “先执行哪个运算符”，结合性决定 “优先级相同时的执行顺序”。

4.8.1 常见运算符优先级（从高到低）

4.8.2 结合性规则

• 左结合：优先级相同时，从左到右执行（如算术运算符、关系运算符、逗号运算符）。

  • 示例：a + b - c等价于(a + b) - c，a = b = 5是例外（赋值运算符右结合）。

• 右结合：优先级相同时，从右到左执行（如赋值运算符、条件运算符）。

  • 示例：a = b = 5等价于a = (b = 5)，a ? b : c ? d : e等价于a ? b : (c ? d : e)。

    核心建议：当不确定优先级或结合性时，直接用括号明确执行顺序—— 既避免出错，又让代码更易读（括号优先级最高）。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){inta=5,b=3,c=2,result;// 无括号：先乘后加（优先级：* > +）result=a+b*c;printf("a + b * c = %d\n",result);// 输出：11（5 + 3*2）// 有括号：先加后乘（括号改变优先级）result=(a+b)*c;printf("(a + b) * c = %d\n",result);// 输出：16（(5+3)*2）// 结合性示例：赋值运算符右结合intx,y;x=y=10;// 等价于 x = (y = 10)printf("x = %d, y = %d\n",x,y);// 输出：10, 10return0;}

4.9 位运算符基础

​ 位运算符用于直接操作二进制位，适用于整型数据（char、int、long 等），底层编程（如硬件操作、数据压缩）中常用，基础阶段需掌握核心用法。

关键说明：

1. 按位与（&）：对应位都为 1 时结果为 1，可用于 “清 0 某些位”。
2. 按位或（|）：对应位有一个为 1 时结果为 1，可用于 “置 1 某些位”。
3. 按位异或（^）：对应位不同时结果为 1，可用于 “交换变量”“翻转某些位”。
4. 左移（<<）：二进制位向左移动 n 位，右边补 0，等价于乘以 2^n（如a << 1等价于a * 2）。
5. 右移（>>）：二进制位向右移动 n 位，左边补符号位（正数补 0，负数补 1），等价于除以 2^n（取整）。

示例：

#include<stdio.h>intmain(){inta=10,b=7;// a=1010（二进制），b=0111（二进制）printf("a & b = %d\n",a&b);// 0010 → 2printf("a | b = %d\n",a|b);// 1111 → 15printf("a ^ b = %d\n",a^b);// 1101 → 13printf("~a = %d\n",~a);// 按位取反（依赖系统位数，结果为负数）printf("a << 1 = %d\n",a<<1);// 10100 → 20（10*2）printf("a >> 1 = %d\n",a>>1);// 0101 → 5（10/2）return0;}

笔记：

1. 算术运算符中，整数除法会舍弃小数，取模仅适用于整型，浮点数比较需用 “差值绝对值” 避免精度问题。
2. 区分==（相等判断）和=（赋值），这是高频编程错误。
3. 逻辑运算符支持 “短路求值”，左侧结果可确定时，右侧表达式不执行，需避免依赖右侧副作用（如x++）。
4. 自增 / 自减的前缀和后缀核心区别：前缀 “先增减再取值”，后缀 “先取值再增减”，避免同一表达式多次使用。
5. 条件运算符（?:）简化二选一逻辑，结合性为右结合；逗号运算符优先级最低，结果为最后一个表达式的值。
6. 优先级：括号 > 算术 > 关系 > 逻辑 > 条件 > 赋值 > 逗号，不确定时用括号明确顺序。
7. 位运算符直接操作二进制位，左移等价于乘 2、右移等价于除 2（取整），仅适用于整型数据。