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	,