C语言运算符与表达式

2024-04-02 19:55

短信预约 -IT技能 免费直播动态提醒

表达式

函数概述

表达式是C语言的主体。在C语言中，表达式由操作符和操作数组成。最简单的表达式可以只含有一个操作数。根据表达式含有的操作符的个数，可以把表达式分为简单表达式和复杂表达式两种：简单表达式是只含有一个操作符的表达式，而复杂表达式是包含两个或两个以上操作符的表达式。

5+5
iNumber+9
iBase+(iPay*iDay)

表达式本身什么事情也不做，只是返回结果值。在程序不对返回的结果值进行任何操作的情况下，返回的结果值不起任何作用，也就是忽略返回的值。

表达式返回的结果值是有类型的。表达式隐含的数据类型取决于组成表达式的变量和常量的类型。

赋值运算符与赋值表达式

变量赋初值

在声明变量时，可以为其赋一个初值，就是将一个常数或者一个表达式的结果赋值给一个变量，变量中保存的内容就是这个常量或者赋值语句中表达式的值。这就是为变量赋初值。

先来看一下为变量赋值为常数的情况。一般的形式是：

类型变量名 = 常数;

其中的变量名也称为变量的标识符。

通过变量赋初值的一般形式，以下是相关的代码实例：

char cChar ='A';
int iFirst=100;
float fPlace=1450.78f;

赋值表达式为变量赋初值。

赋值语句把一个表达式的结果值赋给一个变量。一般的形式是：

类型变量名 = 表达式;

可以看到，其一般形式与常数赋值的一般形式是相似的，例如：

int iAmount= 1+2;
float fPrice= fBase+Day*3;

在上面的举例中，得到赋值的变量iAmount和fPrice称为左值，因为它出现的位置在赋值语句的左侧。产生值的表达式称为右值，因为它出现的位置在表达式的右侧。

【实例】为变量赋初值。为变量赋初值的操作是编程时常见的操作。在本实例中，模拟钟点工的计费情况，使用赋值语句和表达式得出钟点工工作8个小时后所得的薪水。

#include<stdio.h>
int main()
{
int iHoursWorded=8;
int iHourlyRate; 
int iGrossPay; 
iHourlyRate=13; 
iGrossPay=iHoursWorded*iHourlyRate; 
printf("The HoursWorded is: %d\n",iHoursWorded); 
printf("The HourlyRate is: %d\n",iHourlyRate);
printf("The GrossPay is: %d\n",iGrossPay);
return 0; 
}

自动类型转换

数值类型有很多种，如字符型、整型、长整型和实型等，因为这些类型的变量、长度和符号特性都不同，所以取值范围也不同。混合使用这些类型时会出现什么情况呢？第3章已经对此有所介绍。

C语言中使用一些特定的转化规则。根据这些转化规则，数值类型变量可以混合使用。如果把比较短的数值类型变量的值赋给比较长的数值类型变量，那么比较短的数值类型变量中的值会升级表示为比较长的数值类型，数据信息不会丢失。但是，如果把较长的数值类型变量的值赋给比较短的数值类型变量，那么数据就会降低级别表示，并且当数据大小超过比较短的数值类型的可表示范围时，就会发生数据截断。

有些编译器遇到这种情况时就会发出警告信息，例如：

float i=10.1f;
int j=i;

此时编译器会发出警告，如图所示：

强制类型转换

通过自动类型转化的介绍得知，如果数据类型不同，就可以根据不同情况自动进行类型转化，但此时编译器会提示警告信息。这个时候如果使用强制类型转化告知编译器，就不会出现警告。

强制类型转化的一般形式为：

(类型名) (表达式)

例如在上述不同变量类型转化时使用强制类型转化的方法：

float i=10.1f;
int j= (int)i;

在代码中可以看到在变量前使用包含要转化类型的括号，这样就对变量进行了强制类型转化。

【实例】显示类型转化的结果。在本实例中，通过不同类型变量之间的赋值，将赋值操作后的结果进行输出，观察类型转化后的结果。

#include<stdio.h>
int main()
{
char cChar; 
short int iShort; 
int iInt; 
float fFloat=70000; 
cChar=(char)fFloat; 
iShort=(short)fFloat;
iInt=(int)fFloat;
printf("the char is: %c\n",cChar);
printf("the long is: %ld\n",iShort);
printf("the int is: %d\n",iInt); 
printf("the float is: %f\n",fFloat);
return 0; 
}

算数运算符与表达式

算术运算符

算术运算符包括：两个单目运算符（正和负），5个双目运算符乘法、除法、取模、加法和减法。具体符号和对应的功能如表所示。

在上述的算术运算符中，取模运算符（%）用于计算两个整数相除得到的余数，并且取模运算符的两侧均为整数，例如7%4的结果是3。

算术表达式

在表达式中使用算术运算符，则将表达式称为算术表达式。下面是一些算术表达式的例子，其中使用的运算符就是表4.1中所列出的算术运算符：

Number=(3+5)/Rate;
Height= Top-Bottom+1;
Area=Height * Width;

需要说明的是，两个整数相除的结果为整数，例如7/4的结果为1，舍去的是小数部分。但是，如果其中的一个数是负数时会出现什么情况呢？此时机器会采取“向零取整”的方法，即为-1，取整后向0靠拢。

优先级与结合性

C语言中规定了各种运算符的优先级和结合性，首先来看一下有关算术运算的优先级：

算术运算符的优先级

在表达式求值时，先按照运算符的优先级别高低次序执行，算术运算符中*、/、%的优先级别高于+、-的级别。例如，如果在表达式中同时出现*和+，那么先运算乘法：

R=x+y*z;

在表达式中，因为*比+的优先级高，所以会先进行y*z的运算，最后加上x。

算术运算符的结合性

当算术运算符的优先级相同时，结合方向为“自左向右”。

例如：

a-b+c

因为减法和加法的优先级是相同的，所以b先与减号相结合，执行a-b的操作，然后执行加c的操作。这样的操作过程就称为“自左向右的结合性”，在后面的介绍中还可以看到“自右向左的结合性”。

自增自减运算符

在C语言中还有两个特殊的运算符：自增运算符“++”和自减运算符“--”。自增运算符和自减运算符对变量的操作分别是增加1和减少1，

如表所示：

自增运算符和自减运算符可以放在变量的前面或者后面，放在变量前面称为前缀，放在后面称为后缀，使用的一般方法如下所示。

--Counter;
Grade--;
++Age;
Height++;

在上面这些例子中，运算符的前后位置不重要，因为所得到的结果是一样的，自减就是减1，自增就是加1。

关系运算符与表达式

关系运算符包括大于运算符、大于等于运算符、小于运算符、小于等于运算符、等于运算符、不等于运算符。表中列出了这6种关系运算符所对应的符号。

关系运算符用于对两个表达式的值进行比较，返回一个真值或者假值。返回真值还是假值取决于表达式中的值和所用的运算符。其中真值为1，假值为0，真值表示指定的关系成立，假值则表示指定的关系不正确。

例如：

7>5
7>=5
7<5
7<=5
7==5
7!=5

关系运算符通常用来构造条件表达式，用在程序流程控制语句中，例如if语句是用于判断条件而执行语句块，在其中使用关系表达式作为判断条件，如果关系表达式返回的是真值则执行下面的语句块，如果为假值就不去执行。

代码如下：

if(Count<10)
{
… 
}

其中，if(iCount<10)就是判断iCount小于10这个关系是否成立，如果成立则为真，如果不成立则为假。

优先级与结合性

关系运算符的结合性都是自左向右的。使用关系运算符的时候常常会判断两个表达式的关系，但是由于运算符存在着优先级的问题，因此如果不小心处理则会出现错误。例如要进行这样的判断操作：先对一个变量进行赋值，然后判断这个赋值的变量是否不等于一个常数，

代码如下：

if(Number=NewNum!=10)
{
…
}

因为“!=”运算符比“=”的优先级要高，所以NewNum!=0的判断操作会在赋值之前实现，变量Number得到的就是关系表达式的真值或者假值，这样并不会按照之前的意愿执行。

前文曾经介绍过括号运算符，括号运算符的优先级具有最高性，因此使用括号来表示要优先计算的表达式，例如：

if((Number=NewNum)!=10)
{
…
}

这种写法比较清楚，不会产生混淆，没有人会对代码的含义产生误解。由于这种写法格式比较精确简洁，因此被多数的程序员所接受。

逻辑运算符与表达式

使用逻辑运算符可以将多个关系表达式的结果合并在一起进行判断。

其一般形式为：

表达式逻辑运算符表达式

例如使用逻辑运算符：

Result= Func1&&Func2; 
Result= Func1||Func2; 
Result= !Func2;

前面已经介绍过，但这里还要做重点强调，不要把逻辑与运算符“&&”和逻辑或运算符“||”与下面要讲的位与运算符“&”和位或运算符“|”混淆。

逻辑与运算符和逻辑或运算符可以用于相当复杂的表达式中。一般来说，这些运算符用来构造条件表达式，用在控制程序的流程语句中，例如在后面章节中要介绍的if、for、while语句等。

在程序中，通常使用单目逻辑非运算符“!”把一个变量的数值转化为相应的逻辑真值或者假值，也就是1或0。

例如：

Result= !!Value;

“&&”和“||”是双目运算符，它们要求有两个操作数，结合方向自左至右；“!”是单目运算符，要求有一个操作数，结合方向自左向右。

逻辑运算符的优先级从高到低依次为：单目逻辑非运算符“!”，逻辑与运算符“&&”，逻辑或运算符“||”。

【实例4.8】逻辑运算符的应用。在本实例中，使用逻辑运算符构造表达式，通过输出显示表达式的结果，根据结果分析表达式中逻辑运算符的计算过程。

#include<stdio.h>
int main()
{
int iNumber1,iNumber2; 
iNumber1=10; 
iNumber2=0;
printf("the 1 is Ture , 0 is False\n"); 

printf("5< iNumber1&&iNumber2 is %d\n",5<iNumber1&&iNumber2); 

printf("5< iNumber1||iNumber2 is %d\n",5<iNumber1||iNumber2); 

iNumber2=!!iNumber1;
printf("iNumber2 is %d\n",iNumber2);
return 0;
}

位逻辑运算符与表达式

位逻辑运算符

位逻辑运算符包括：位逻辑与、位逻辑或、位逻辑非、取补。表列出了所有位逻辑运算符。

位逻辑表达式

在程序中，位逻辑运算符一般被程序员用作开关标志。较低层次的硬件设备驱动程序，经常需要对输入输出设备进行位操作。

如下位逻辑与运算符的典型应用，对某个语句的位设置进行检查：

if(Field & BITMASK)

语句的含义是if语句对后面括号中的表达式进行检测。如果表达式返回的是真值，则执行下面的语句块，否则跳过该语句块不执行。其中运算符用来对BITMASK变量的位进行检测，判断其是否与Field变量的位有相吻合之处。

逗号运算符与表达式

在C语言中，可以用逗号将多个表达式分隔开来。其中，用逗号分隔的表达式被分别计算，并且整个表达式的值是最后一个表达式的值。

逗号表达式称为顺序求值运算符。逗号表达式的一般形式为：

表达式1，表达式2 ，…，表达式n

逗号表达式的求解过程是：先求解表达式1，再求解表达式2，一直求解到表达式n。整个逗号表达式的值是表达式n的值。

观察下面使用逗号运算符的代码：

Value=2+5,1+2,5+7;

上面语句中Value所得到的值为7，而非12。整个逗号表达式的值不应该是最后一个表达式的值吗？为什么不等于12呢？答案在于优先级的问题，由于赋值运算符的优先级比逗号运算符的优先级高，因此先执行的赋值运算。如果要先执行逗号运算，则可以使用括号运算符，代码如下所示：

Value=(2+5,1+2,5+7);

使用括号之后，Value的值为12。

【实例4】用逗号分隔的表达式。本实例中，通过逗号运算符将其他的运算符结合在一起形成表达式，再将表达式的最终结果赋值给变量。由显示变量的值，分析逗号运算符的计算过程。

#include<stdio.h>
int main()
{
int iValue1,iValue2,iValue3,iResult; 

iValue1=10;
iValue2=43;
iValue3=26;
iResult=0;
iResult=iValue1++,--iValue2,iValue3+4;
printf("the result is :%d\n",iResult); 
iResult=(iValue1++,--iValue2,iValue3+4);
printf("the result is :%d\n",iResult); 
return 0; 
}

复合赋值运算符

复合赋值运算符是C语言中独有的，实际这种操作是一种缩写形式，可使得变量操作的描述方式更为简洁。例如在程序中为一个变量赋值：

Value=Value+3;

这个语句是对一个变量进行赋值操作，值为这个变量本身与一个整数常量3相加的结果值。使用复合赋值运算符可以实现同样的操作。例如上面的语句可以改写成：

Value+=3;

这种描述更为简洁。关于上面两种实现相同操作的语句，赋值运算符和复合赋值运算符的区别在于：

为了简化程序，使程序精炼。为了提高编译效率。

对于简单赋值运算符，如Func=Func+1中，表达式Func计算两次；对于复合赋值运算符，如Func+=1中，表达式Func仅计算一次。一般来说，这种区别对于程序的运行没有太大的影响。但是，如果表达式中存在某个函数的返回值，那么函数被调用两次。

【实例】使用复合赋值运算符简化赋值运算。

#include<stdio.h>
int main()
{
int iTotal,iValue,iDetail; 
iTotal=100; 
iValue=50;
iDetail=5;
iValue*=iDetail; 
iTotal+=iValue; 
printf("Value is: %d\n",iValue); 
printf("Total is: %d\n",iTotal);
return 0;
}