6.5 运算符与表达式

上一节详细介绍了数据类型转换的方法。本节主要讲常用运算符及表达式，包括自加、自减、复合赋值、简单条件、逗号运算符以及它们构成表达式。

运算符是具有特定计算功能的符号，是一种特殊的函数实现。运算符有单目运算符、双目运算符等，前者需要一个运算对象或运算量，后者左右两边各需要一个运算对象或运算量。一般双目运算左右两个运算量的数据类型应该相同，如果数据类型不同，则自动进行类型转换后进行计算。

表达式是带有值的运算式，在参与运算中地位等同于一个数。所以变量、常量和函数等也是最简单的表达式。我们可以用运算符连接表达式构成新的表达式，表达式的数据类型由运算量的类型的优先级决定。

程序设计最常用的运算符有算术运算符、赋值运算符、复合赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符、逗号运算符、简单条件运算符、位运算符等。

算术运算符分为单目运算符+（正）、-（负）、++（自增）、--(自减）运算符，及双目运算符+(加）、-(减）、*(乘)、/(除)和%(取余)。在书写数学表达式时，*号不能省略，/的分子和分母是复杂表达式时都要分别加括号，%是只针对整数的运算。要注意两个整数相除的结果是整数，小数部分会被丢弃。

自增++和自减--运算符的运算量只能是变量，用来实现变量的值加1或减1。这两个运算符可以用在变量之前或之后，其功能有所不同。如：

int i=10,j=10;
i++;++i;
--j;++j;

等都是正确的。但是如以下表达是错误的：

++(i++)、(i+10)++或 --10、（x+5)--

当自加(减）运算符用在变量之前称为前加（减），用在变量之后称为后加（减）。无论运算符用在前还是用在后，如果是构成赋值语句，则两者是等价的，都等价于x=x+1或x=x-1赋值语句。如：

int i=10,j=20;
i++;  //可替换++i;
--j;    //可替换j--;

但是，当前加或后加、前减或后减用作表达式时，情况却不一样。此时不仅完成的是变量的自加1或者自减1的功能。整个表达式取值的时机却有所不同，前加或前减先完成变量赋值后，表达式再取变量的值（先加1或先减1后取值），设i=10,则表达式(++i)的值11、（--i)的值是9,表达式的值与运算后变量i的值一样；后加或后减是先把变量的值给表达式，则完成变量的值增1或减1（先取值再加1或减1），如j=10,则表达式(j++)或(j--)的值都是10，但是j却分别变成了11或9。

掌握前加（减）和后加（关系）的关键是要抓住两个值，即变量值和表达式值。不管是前加（减）或后加（减），变量的结果是一样的，不同的是表达式的值是加（减）后取值还加（减）前取值。通过几个个例子辨析一下：

int n1,n2,m,k;
n1=n2=2;
m=++n1;
k=n2++;
printf("%d,%d\n",m,k);

以上代码输出结果为：3，2。n1自加1后值为3，然后表过式(++n1)取n的值再赋给m。接下来表达式(n2++)先取n2的值（即2)，然后n2自加1，所以表达式(n2++)赋给k,k的值为2。实际上以上代码段可近似写为：

很容易发现，所谓前加指的是n1在使用前先自加1，后加指的是n2使用后再自加1。

由于前加(减)和后加(减)更像是程序设计中技巧性的东西，初学者不必在上面过度花时间。但是了解它们的区别对读懂他们写的程序可能是必要的。

赋值运算符“=”是C语言特有运算符，作用是计算等号=右边的表达式后再给左边变量或左值(Lvalue)赋值，同时构成赋值表达式。赋值表达式的值取被赋值后变量的值，如赋值表达式a=10,表示给变量a赋整数10，同时表达式“a=10"也取值10，因此可以将该表达式的值又赋给另一个变量以实现连续赋值，如：

b=(a=10)；

由于赋值运算符按照从右至左的顺序结合，因此以上表达式可以写成：

b=a=10;

以上表达式并不是把10分别赋给a和b两个变量，而是把10先赋给a后，再把表达式(a=10)的值赋给b。

复合赋值运算符指的是运算符与赋值号组合构成的运算符，基本形式为： op=，op表示运算符，可以是+、-、*、/、%及位运算符等,=号表示赋值，复合赋值运算连接变量与表达式构成复合赋值表达式。要注意复合赋值运算符左边必须是变量或合法的左值（Lvalue），右边可以是任何表达式。作用是把左边变量的值与右边表达式的值作op运算后，再赋给左边变量，复合赋值表达式：

变量 op= 表达式

与赋值表达式

变量 = 变量 op 表达式

赋值号左右两边的“变量”是同一个变量。如前面学到的“sum=sum+数据项i”“f=f*i”可以分别写成：

sum += 数据项i;
f=f*i;

而x=x*(y-3)可以写成 x *= y-3。

复合赋值运算也可以作为一个表达式用在其它表达式中，此时复合赋值表达式的值与左边被赋值以后的变量相等。如以下代码：

int a,b;
a=10;b=20;
a+=b*=a-5;
printf("a=%d,b=%d\n",a,b);

代码执行结果是:a=110,b=100。复合赋值也是按从右至左的顺序结合的，所以先执行“b*=a-5”，结果b的值和表达式的值都为100，再做a+=100，所以a的值为110。如果代码中a-5变为a=5，则结果又是什么呢？请您思考。

关系运算符可以完成两个运算量的比较，有大于>、小于<、大于或等于>=、小于或等于<=和等于==、不等于!=六种。关系运算符构成关系表达式，其值只能有0和1两种结果，分别表示假和真。关系运算符按从左至右相结合，>、<、>=、<=优先级相同，且比==和!=高。关系运算符的优先级低于算术运算符，但高于赋值运算符。如以下两个表达式是合法的，如：

(1)4<x<10 和 (2)x<4!=0

设x为3时，表达式(1)从左至右计算，4<x的计算结果为0（假），再计算0<10，结果为1（真）。所以表达式(1)不能表示x在区间4和10之间。表达式(2)先计算x<4，结果1，再计算1!=0，结果为1(真)。

逻辑运算符可以连接各类表达式构造出较复杂的条件表达式。主要有逻辑与（&&）、逻辑或（||)与逻辑非（!)三种，前面两种是双目运算，后一种是单目运算。逻辑与(&&)的优先级大于逻辑或(||),这种两运算符的优先级都低于关系运算符，但是比赋值运算符高。逻辑非(!)的优先级比算术运算的优先级高，如：

判断x在区间[5,20]以内可以用 x>=5 && x<=20表示，判断ch是大写字母可以用 ch>='A' && ch<='Z'表示，要判断ch是数字字符可以有ch>='0' && ch<='9'。逻辑与构成表达式的值只有运算符两边结果都为真(非0)时，结果才为1（真），只要有一个表达式为假，结果一定为假。因此表达式 4 && -1 的结果为1，但4 && 0的结果为0。

判断x的值在区间[5,20]之外可以用x<5 || x>20表示。

如当x分别为1时,有x<5为真，所以表达式的值为1（真），当x为10时，运算符两边的表达式都为假，结果为0（假）。

逻辑或运算只要两边的表达式有一个为真（非零）时，结果就为真，只有两个同时为假时，结果才为假。 所以有5 || 0为真，0 || 0为假。

逻辑非(!)是把真变假，假变真的运算符。如表示x在区间[5,20]之外的表达式，除了可用x<5||x>20之外。还可以用！（x>=5 && x<=20)表示，意味着x不在[5,20]区间内，事实上两种表示法是等价的。!0的结果为1，!1的结果为0。

表达式：

a>20 || 3 + 10 && 2

含有算术运算符、逻辑运算符和关系运算符，计算优先级是什么呢？首先计算算术运算3+10，结果为13。然后计算a>20结果为0或1，表达式化简为

（0或1） || 13 && 2

因为&&高于||，所以计算13&&2，结果为1。再与前面的值进行||运算，结果为1。所以表达式无论a为多少，结果都是1。

逻辑运算最容易搞错的是其“短路原理”。即A||B中，只要计算A为1，B不再计算。A && B中要计算A为零，B也不用再计算。如代码段：

int a=3,b=5;
int c,d;
c= (a+=3) || (b+=5);
d= (b-=5) && (a=10);
printf("a=%d,b=%d,c=%d,d=%d\n",a,b,c,d);

在给c赋值时，由于复合赋值表达式a+=3的值为6且变量a也变成了6，根据“短路原理”，不再计算b+=5，所以b的值不变。在给d赋值时，复合赋值语句b-=5的值为0(假），b的值也为零，所以不再计算a=10,所以a的值保持不变。所以最后显示结果为：a=6,b=0,c=1,d=0。注意的是赋值运算符的优先级比逻辑运算符低，所以要先加上括号。

例2:请写出判断x与y不能同时为零的表达式。

（1）最简单的方法是先写出同时为零的表达式 x==0 && y==0，然后加上！运算符，即!(x==0 && y==0)；

（2）不同时为零，就是至少有一个不为零，可以用逻辑或运算，即:x!=0 || y!=0;

（3）由于表达式x!=0只有当x是非0时为真，是0为假，因此x!=0等价于x,所以(2)可以简写为:x || y。

简单条件运算符(？:)是根据一个条件表达式的值来确定表达式的取值。构成的表达式称为简条件表达式，基本格式如下：

e1 ? e2 : e3

e1称为条件表达式，先计算表达式e1的值，如果e1的结果为1（真），则选择表达式e2的值，否则选择表达式e3的值。简单条件表达式常用来简化某些if_else语句。如：

if(x>=60)
     y=1;
else
    y=0;

可以用简单条件表达式写成：

y = (x>=60) ? 1: 0;

原来用几行写完的代码，现在一行就能写完，代码更加简洁易读。

再来看一个判断空间是否用完的程序，如果n表示当前已经使用空间，MAXSIZE表示最大申请空间。如果空间用完函数返回1（真），否则返回0(假)。用if_else语句是这样写的：

if(n==MAXSIZE)
    return 1;
else
    return 0;

用简单条件表达式可简写为：

return n==MAXSIZE ? 1 :0;

最后来看一下求三个变量最大值的简单条件表达式如何写？用两个简单条件表达式就可省掉两个if_else语句的书写。

max=( a > b) ? a : b;
max= (c > max)? c : max;

逗号运算符（，）是用来连接一系列表达式，逗号运算符连接的表达式系列称为逗号表达式，其取值为最后一个表达式的值。用法如下：

表达式1,表达式2,....，表达式n

如以下例子：

int a, b, c;
(a=2), (b=3), (c=a+b);

由于逗号运算符的优先级最低，比赋值运算符还要低。所以，上面第二行括号可以省略如下：

a=2, b=3, c=a+b;

注意，不要错把2,b=3,c=a+b理解为逗号表达式。该表达式的第一个表达式是a=2。我们可以用逗号表达式把多条赋值语句或复合语句变成一条件语句，如上面的表达式对应的是以下三条语句。

a=2;
b=3;
c=a+b;

逗号表达式可以用在for语句中的e1和e3表达式中，如求累加和的程序原来为：

sum=0;
for(i=1;i<=n;i++)
        sum=sum+i;

可以把sum=0合到for的表达式e1中，可以把sum=sum+i合到表达式e3中，结果for语句变成了这样：

for(sum=0,i=1;i<=n;sum=sum+i,i++) ;

用一行for语句完成原来的功能，此时循环体只是一个分号而已。

最后讲一下sizeof运算符。sizeof是一个运算符，不是一个函数，可以用来获得常量、变量、表达式和数据类型等占用内存空间的大小。

要查看数据类型占用空间的大小，直接在sizeof后面跟数据类型即可，如：

sizeof(int),sizeof(long long)可分别获得整型和长长整型应该占空间的大小。

如果想查看常量、变量或表达式应占用存储空间的大小，可以如下使用sizeof运算符，如:

int a;
double b;
printf("%d,%d,%d,%d\n",sizeof(a),sizeof(b),sizeof(4),sizeof(a+2.0));

程序运行结果为：

4,8,4,8

说明了变量a与常量4都是int型的，变量b与表达式a+2.0都是双精度型。

本节简要介绍了算术运算符、关系运算符和逻辑运算符以及它们构成的表达式，深入介绍了自加、自减运算符、复合赋值运算符、简单条件运算符等及其相应表达式的使用。本节就讲到这里，下一节再见！