C語言學習筆記--C運算子
C運算子
運算子是一種告訴編譯器執行特定的數學或邏輯操作的符號。C語言內建了豐富的運算子，並提供了以下型別的運算子：
- 算術運算子
- 關係運算子
- 邏輯運算子
- 位運算子
- 賦值運算子
- 雜項運算子
本章將逐一介紹算術運算子、關係運算子、邏輯運算子、位運算子、賦值運算子和其他運算子。
算術運算子
下表顯示了C語言支援的所有的算術運算子。假設變數A的值為10，變數B的值為20，則：
| 運算子 | 描述 | 例項 |
|---|---|---|
| + | 把兩個運算元相加 | A+B將得到30 |
| - | 從第一個運算元中減去第二個運算元 | A-B將得到-10 |
| * | 把兩個運算元相乘 | A*B將得到200 |
| / | 分子除以分母 | B/A將得到2 |
| % | 取模運算子，整除後的餘數 | B%A將得到0 |
| ++ | 自增運算子，整數值增加1 | A++將得到11 |
| - - | 自減運算子，整數值減少1 | A- -將得到9 |
例項
請看下面的例項，瞭解C語言中所有可用的算術運算子：
#include<stdio.h>
int main()
{
int a=21;
int b = 10;
int c ;
c = a + b;
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
c = a - b;
printf("Line 2 - c 的值是 %d\n", c );
c = a * b;
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
c = a / b;
printf("Line 4 - c 的值是 %d\n", c );
c = a % b;
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
c = a++; // 賦值後再加 1 ，c 為 21，a 為 22
printf("Line 6 - c 的值是 %d\n", c );
c = a--; // 賦值後再減 1 ，c 為 22 ，a 為 21
printf("Line 7 - c 的值是 %d\n", c );
}
將上面的程式碼被編譯和執行時，將會產生下列結果：
Line 1 - c 的值是 31
Line 2 - c 的值是 11
Line 3 - c 的值是 210
Line 4 - c 的值是 2
Line 5 - c 的值是 1
Line 6 - c 的值是 21
Line 7 - c 的值是 22
以下例項演示了a++和++a的區別：
例項
#include<stdio.h>
int main()
{
int c;
int a=10;
c=a++;
printf("先賦值後運算：\n");
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
printf("Line 2 - a 的值是 %d\n", a );
a = 10;
c = a--;
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
printf("Line 4 - a 的值是 %d\n", a );
printf("先運算後賦值：\n");
a = 10;
c = ++a;
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
printf("Line 6 - a 的值是 %d\n", a );
a = 10;
c = --a;
printf("Line 7 - c 的值是 %d\n", c );
printf("Line 8 - a 的值是 %d\n", a );
}
以上程式的執行輸出結果為：
先賦值後運算：
Line 1 - c 的值是 10
Line 2 - a 的值是 11
Line 3 - c 的值是 10
Line 4 - a 的值是 9
先運算後賦值：
Line 5 - c 的值是 11
Line 6 - a 的值是 11
Line 7 - c 的值是 9
Line 8 - a 的值是 9
關係運算子
下表顯示了C語言支援的所有關係運算子。假設變數A的值為10，變數B的值為20，則：
| 運算子 | 描述 | 例項 |
|---|---|---|
| == | 檢查兩個運算元的值是否相等，如果相等則條件為真。 | （A==B）不為真 |
| != | 檢查兩個運算元的值是否相等，如果不相等則條件為真。 | （A!=B）為真 |
| > | 檢查左運算元的是否大於右運算元的值，如果是則條件為真。 | （A>B）不為真 |
| < | 檢查左運算元的值是否小於右運算元的值，如果是則條件為真。 | （A<B）為真 |
| >= | 檢查左運算元的值是否大於或等於右運算元的值，如果是則條件為真。 | （A>=B）不為真 |
| <= | 檢查左運算元的值是否小於或等於右運算元的值，如果是則條件為真。 | （A<=B）為真 |
例項
看下面的例項，瞭解C語言中所有可用的關係運算子：
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 21;
int b = 10;
int c ;
if( a == b )
{
printf("Line 1 - a 等於 b\n" );
}
else
{
printf("Line 1 - a 不等於 b\n" );
}
if ( a < b )
{
printf("Line 2 - a 小於 b\n" );
}
else
{
printf("Line 2 - a 不小於 b\n" );
}
if ( a > b )
{
printf("Line 3 - a 大於 b\n" );
}
else
{
printf("Line 3 - a 不大於 b\n" );
}
/* 改變 a 和 b 的值 */
a = 5;
b = 20;
if ( a <= b )
{
printf("Line 4 - a 小於或等於 b\n" );
}
if ( b >= a )
{
printf("Line 5 - b 大於或等於 a\n" );
}
}
當上面程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：
Line 1 - a 不等於 b
Line 2 - a 不小於 b
Line 3 - a 大於 b
Line 4 - a 小於或等於 b
Line 5 - b 大於或等於 a
邏輯運算子
下表顯示了C語言支援的所有關係邏輯運算子。假設變數A的值為1，變數B的值為0，則：
| 運算子 | 描述 | 例項 |
|---|---|---|
| && | 稱為邏輯與運算子。如果兩個運算元都非零，則條件為真。 | （A&&B）為假 |
| ll | 稱為邏輯或運算子。如果兩個運算元中有任意一個非零，則條件為真 | （AllB）為真 |
| ！ | 稱為邏輯非運算子。用來逆轉運算元的邏輯狀態。如果條件為真則邏輯非運算子將使其為假 | !（A&&B）為真 |
例項
看下面的例項，瞭解C語言中所有可用的邏輯運算子：
#include<stdio.h>
int main()
{
int a=5;
int b=20;
int c;
if(a&&b)
{
printf("Line1-條件為真\n");
}
if ( a || b )
{
printf("Line 2 - 條件為真\n" );
}
/* 改變 a 和 b 的值 */
a = 0;
b = 10;
if ( a && b )
{
printf("Line 3 - 條件為真\n" );
}
else
{
printf("Line 3 - 條件不為真\n" );
}
if ( !(a && b) )
{
printf("Line 4 - 條件為真\n" );
}
}
當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：
Line 1 - 條件為真
Line 2 - 條件為真
Line 3 - 條件不為真
Line 4 - 條件為真
位運算子
位運算子作用於位，並逐位執行操作。&，l和^的真值表如下所示：
| p | q | p&q | plq | p^q |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
假設如果A=60且B=13，現在以二進位制格式表示，如下所示：
A=00111100
B=00001101
A&B=00001100
AlB=00111101
A^B=00110001
~A=11000011
下表顯示了C語言支援的位運算子。假設變數A的值為60，變數B的值為13，則
| 運算子 | 描述 | 例項 |
|---|---|---|
| & | 按位與操作，按二進位制位進行“與”運算。運算規則：0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1； | （A&B）將得到12，即為00001100 |
| l | 按位或運算子，按二進位制位進行“或”運算。運算規則：0|0=0;0|1=1;1|0=1;1|1=1; | (A |
| ^ | 異或運算子，按二進位制位進行“異或”運算。運算規則：0^0=0;0^1=1;1^0=1;1^1=0; | (A ^ B) 將得到 49，即為 0011 0001 |
| ~ | 取反運算子，按二進位制位進行“取反”運算。運算規則：~1=0；~0=1； | (~A ) 將得到 -61，即為 1100 0011，一個有符號二進位制數的補碼形式。 |
| << | 二進位制左移運算子。將一個運算物件的各二進位制位全部左移若干位（左邊的二進位制位丟棄，右邊補0）。 | A << 2 將得到 240，即為 1111 0000 |
| >> | 二進位制右移運算子。將一個數的各二進位制位全部右移若干位，整數左補0，負數左補1，右邊丟棄 | A>>2將得到15，即為00001111 |
例項
看下面的例項，瞭解C語言所有可用的位運算子：
#include<stdio.h>
int main()
{
unsigned int a=60; /* 60 = 0011 1100 */
unsigned int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
int c = 0;
c = a & b; /* 12 = 0000 1100 */
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
c = a | b; /* 61 = 0011 1101 */
printf("Line 2 - c 的值是 %d\n", c );
c = a ^ b; /* 49 = 0011 0001 */
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
c = ~a; /*-61 = 1100 0011 */
printf("Line 4 - c 的值是 %d\n", c );
c = a << 2; /* 240 = 1111 0000 */
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
c = a >> 2; /* 15 = 0000 1111 */
printf("Line 6 - c 的值是 %d\n", c );
}
當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：
Line 1 - c 的值是 12
Line 2 - c 的值是 61
Line 3 - c 的值是 49
Line 4 - c 的值是 -61
Line 5 - c 的值是 240
Line 6 - c 的值是 15
賦值運算子
下表列出了C語言支援的賦值運算子：
| 運算子 | 描述 | 例項 |
|---|---|---|
| = | 簡單的賦值運算子，把右邊運算元的值賦給左邊運算元 | C=A+B將把A+B的值賦給C |
| += | 加且賦值運算子，把右邊運算元加上左邊運算元的結果賦值給左邊運算元 | C+=A相當於C=C+A |
| - = | 減且賦值運算子，把左邊運算元減去右邊運算元的結果賦值給左邊運算元 | C-=A相當於C=C-A |
| *= | 乘且賦值運算子，把右邊運算元乘以左邊運算元的結果賦值給左邊運算元 | C*=A相當於C=C*A |
| /= | 除且賦值運算子，把左邊運算元除以右邊運算元的結果賦值給左邊運算元 | C/=A相當於C=C/A |
| %= | 求模且賦值運算子，求兩個運算元的模賦值給左邊運算元 | C%=A相當於C=C%A |
| <<= | 左移且賦值運算子 | C<<=2等同於C=C<<2 |
| >>= | 右移且賦值運算子 | C>>=2等同於C=C>>2 |
| &= | 按位與且賦值運算子 | C&=2等同於C=C&2 |
| ^= | 按位異或且賦值運算子 | C^ =2等同於C=C^2 |
| l= | 按位或且賦值運算子 | Cl=2等同於C=Cl2 |
看下面例項，瞭解C語言中所有可用的賦值運算子：
例項
#include <stdio.h>
main()
{
int a = 21;
int c ;
c = a;
printf("Line 1 - = 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c += a;
printf("Line 2 - += 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c -= a;
printf("Line 3 - -= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c *= a;
printf("Line 4 - *= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c /= a;
printf("Line 5 - /= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c = 200;
c %= a;
printf("Line 6 - %= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c <<= 2;
printf("Line 7 - <<= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c >>= 2;
printf("Line 8 - >>= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c &= 2;
printf("Line 9 - &= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c ^= 2;
printf("Line 10 - ^= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
c |= 2;
printf("Line 11 - |= 運算子例項，c 的值 = %d\n", c );
}
當上面的程式碼被編譯和執行時，會產生下列結果：
Line 1 - = 運算子例項，c 的值 = 21
Line 2 - += 運算子例項，c 的值 = 42
Line 3 - -= 運算子例項，c 的值 = 21
Line 4 - *= 運算子例項，c 的值 = 441
Line 5 - /= 運算子例項，c 的值 = 21
Line 6 - %= 運算子例項，c 的值 = 11
Line 7 - <<= 運算子例項，c 的值 = 44
Line 8 - >>= 運算子例項，c 的值 = 11
Line 9 - &= 運算子例項，c 的值 = 2
Line 10 - ^= 運算子例項，c 的值 = 0
Line 11 - |= 運算子例項，c 的值 = 2
雜項運算子 sizeof&三元
下表列出了C語言支援的其他一些重要的運算子，包括sizeof和 ?：。
| 運算子 | 描述 | 例項 |
|---|---|---|
| sizeof() | 返回變數的大小。 | sizeof（a）將返回4，其中a是整數 |
| & | 返回變數的地址。 | &a;將給出變數的實際地址。 |
| * | 指向一個變數。 | *a;將指向一個變數。 |
| ?： | 條件表示式 | 如果條件為真 ？則值為X：否則值為Y |
請看下面的例項，瞭解C語言中所有可用的雜項運算子：
例項
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 4;
short b;
double c;
int* ptr;
/* sizeof 運算子例項 */
printf("Line 1 - 變數 a 的大小 = %lu\n", sizeof(a) );
printf("Line 2 - 變數 b 的大小 = %lu\n", sizeof(b) );
printf("Line 3 - 變數 c 的大小 = %lu\n", sizeof(c) );
/* & 和 * 運算子例項 */
ptr = &a; /* 'ptr' 現在包含 'a' 的地址 */
printf("a 的值是 %d\n", a);
printf("*ptr 是 %d\n", *ptr);
/* 三元運算子例項 */
a = 10;
b = (a == 1) ? 20: 30;
printf( "b 的值是 %d\n", b );
b = (a == 10) ? 20: 30;
printf( "b 的值是 %d\n", b );
}
當上面的程式碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：
Line 1 - 變數 a 的大小 = 4
Line 2 - 變數 b 的大小 = 2
Line 3 - 變數 c 的大小 = 8
a 的值是 4
*ptr 是 4
b 的值是 30
b 的值是 20
C中的運算子優先順序
運算子的優先順序確定表示式中項的組合。這會影響到一個表示式如何計算。某些運算子比其他運算子有更高的優先順序，例如，乘除運算子具有比加減運算子更高的優先順序。
例如x=7+3 * 2，在這裡，x被賦值為13，而不是20，因為運算子 * 具有比+更高的優先順序，所以首先計算乘法3*2，然後再加上7.
下表將按運算子優先順序從高到低列出各個運算子，具有較高優先順序的運算子出現在表格的上面，具有較低優先順序的運算子出現在表格的下面。在表示式中，較高優先順序的運算子會優先被計算。
| 類別 | 運算子 | 結合性 |
|---|---|---|
| 字尾 | () [] -> . ++ – | 從左到右 |
| 一元 | + - ! ~ ++ – (type)*& sizeof | 從右到左 |
| 乘除 | * / % | 從左到右 |
| 加減 | + - | 從左到右 |
| 移位 | << >> | 從左到右 |
| 關係 | < <= > >= | 從左到右 |
| 相等 | == != | 從左到右 |
| 位與 AND | & | 從左到右 |
| 位異或 XOR | ^ | 從左到右 |
| 位或 OR | l | 從左到右 |
| 邏輯與 AND | && | 從左到右 |
| 邏輯或 OR | ll | 從左到右 |
| 條件 | ?： | 從右到左 |
| 賦值 | = += -= *= /= %= >>= <<= &= ^= l= | 從右到左 |
| 逗號 | , | 從左到右 |
請看下面的例項，瞭解C語言中運算子的優先順序：
例項
#include <stdio.h>
main()
{
int a = 20;
int b = 10;
int c = 15;
int d = 5;
int e;
e = (a + b) * c / d; // ( 30 * 15 ) / 5
printf("(a + b) * c / d 的值是 %d\n", e );
e = ((a + b) * c) / d; // (30 * 15 ) / 5
printf("((a + b) * c) / d 的值是 %d\n" , e );
e = (a + b) * (c / d); // (30) * (15/5)
printf("(a + b) * (c / d) 的值是 %d\n", e );
e = a + (b * c) / d; // 20 + (150/5)
printf("a + (b * c) / d 的值是 %d\n" , e );
return 0;
}
當上面程式碼被編譯和執行時，會產生下面的結果：
(a + b) * c / d 的值是 90
((a + b) * c) / d 的值是 90
(a + b) * (c / d) 的值是 90
a + (b * c) / d 的值是 50
綜合總結
1、利用異或 ^ 來交換兩個數的值，而且不引入其他變數。
unsigned int a=60; //0011 1100
unsigned int b=13; //0000 1101
a=a^b; //a=a^b=0011 0001
b=a^b; //b=a^b=0011 1100 相當於b1=(a^b)^b
a=a^b; //a=a^b=0000 1101 相當於a1=(a^b)^((a^b)^b)
例項
#include<stdio.h>
int main( )
{
unsigned int a=60; //0011 1100
unsigned int b=13; //0000 1101
printf("a=%d,b=%d",a,b); //輸出a，b的值
printf("\n");
a=a^b; //a=a^b=0011 0001
b=a^b; //b=a^b=0011 1100
a=a^b; //a=a^b=0000 1101
printf("a=%d,b=%d",a,b); //輸出a，b的值
}
上面程式碼編譯和執行時，會產生下面的結果：
a=60，b=13；
a=13，b=60；
2、利用位與 &運算，判斷一個整數是否是2的整數次冪。
二進位制數的位權是以2為底的冪，如果一個整數 m 是 2 的 n 次冪，那麼轉換為二進位制之後只有最高位為 1，其餘位置為 0，再觀察 m-1 轉換為二進位制後的形式以及 m&(m-1) 的結果，例如：
2 --> 0000 0010 1 --> 0000 0001 2&1 --> 0000 0010 & 0000 0001 = 0
4 --> 0000 0100 3 --> 0000 0011 4&3 --> 0000 0100 & 0000 0011 = 0
8 --> 0000 1000 7 --> 0000 0111 8&7 --> 0000 1000 & 0000 0111 = 0
可以看出所有的 1 完美的錯過了，根據位與的特點可知 m&(m-1) 的結果為 0。
如果整數 m 不是 2 的 n 次冪，結果會怎樣呢？例如 m=9 時：
9 --> 0000 1001 8 --> 0000 1000 9&8 --> 0000 1001 & 0000 1000 != 0
利用這一特點，即可判斷一個整數是否是2的整數次冪。
示例：
int func(int num)
{
return ((num > 0) && ((num & (num - 1)) == 0));//2的n次冪大於0
}
返回值為 1，則輸入的正整數為 2 的整數次冪，返回值為 0 則不是。
對於2的冪指數的程式碼為：
#include <stdio.h>
int num;
int func(int num)
{
if ((num>0)&&(num&(num-1))==0)
{
printf("%d是2的整數次冪",num);
}
else
{
printf("%d不是2的整數次冪",num);
}
return((num>0)&&(num&(num-1))==0);
}
int main()
{
printf("請輸入要查詢的數\n");
scanf("%d",&num);
func(num);
}
3、對取餘運算的說明
取餘，也就是求餘數，使用的運算子是 %。C 語言中的取餘運算只能針對整數，也就是說，% 的兩邊都必須是整數，不能出現小數，否則編譯器會報錯。
另外，餘數可以是正數也可以是負數，由 % 左邊的整數決定：
- 如果 % 左邊是正數，那麼餘數也是正數；
- 如果 % 左邊是負數，那麼餘數也是負數；
例如：
#include <stdio.h>
int main()
{
printf( "100%%12=%d \n100%%-12=%d \n-100%%12=%d \n-100%%-12=%d \n", 100%12, 100%-12, -100%12, -100%-12 );
return 0;
}
執行結果：
100%12=4
100%-12=4
-100%12=-4
-100%-12=-4
4、a++ 與 ++a 區別在於一個後加，一個先加。
a++ 輸出 a 的值再自加，快取 a 自加後的結果，用於下次進行與 a 相關的計算。
++a 則相當於 a+1。
#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
int a=100;
int b=50;
// b++;
printf("%d,%d\n",a++,++a);
printf("%d,%d",b++,++b);
return 0;
}
執行後輸出：
101,102
51,52
若不註釋 b++：
int main(int argc, char **argv) {
int a=100;
int b=50;
b++;
printf("%d,%d\n",a++,++a);
printf("%d,%d",b++,++b);
return 0;
}
則結果為：
101,102
52,53
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