C语言的算术运算符和算术表达式

Ｃ语言中运算符和表达式数量之多，在高级语言中是少见的。正是丰富的运算符和表达式使Ｃ语言功能十分完善。这也是Ｃ语言的主要特点之一。

Ｃ语言的运算符不仅具有不同的优先级，而且还有一个特点，就是它的结合性。在表达式中，各运算量参与运算的先后顺序不仅要遵守运算符优先级别的规定，还要受运算符结合性的制约，以便确定是自左向右进行运算还是自右向左进行运算。这种结合性是其它高级语言的运算符所没有的，因此也增加了Ｃ语言的复杂性。

3.1.1C运算符简介

Ｃ语言的运算符可分为以下几类：

1. 算术运算符:用于各类数值运算。包括加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、求余(或称模运算，%)、自增(++)、自减(--)共七种。
2. 关系运算符:用于比较运算。包括大于(>)、小于(<)、等于(==)、 大于等于(>=)、小于等于(<=)和不等于(!=)六种。
3. 逻辑运算符:用于逻辑运算。包括与(&&)、或(||)、非(!)三种。
4. 位操作运算符:参与运算的量，按二进制位进行运算。包括位与(&)、位或(|)、位非(~)、位异或(^)、左移(<<)、右移(>>)六种。
5. 赋值运算符:用于赋值运算，分为简单赋值(=)、复合算术赋值(+=,-=,*=,/=,%=)和复合位运算赋值(&=,|=,^=,>>=,<<=)三类共十一种。
6. 条件运算符:这是一个三目运算符，用于条件求值(?:)。
7. 逗号运算符:用于把若干表达式组合成一个表达式(，)。
8. 指针运算符:用于取内容(*)和取地址(&)二种运算。
9. 求字节数运算符:用于计算数据类型所占的字节数(sizeof)。
10. 特殊运算符:有括号()，下标[]，成员(→，.)等几种。

3.1.2算术运算符和算术表达式

1. 基本的算术运算符

• 加法运算符“+”：加法运算符为双目运算符，即应有两个量参与加法运算。如a+b,4+8等。具有右结合性。
• 减法运算符“-”：减法运算符为双目运算符。但“-”也可作负值运算符，此时为单目运算，如-x,-5等具有左结合性。
• 乘法运算符“*”：双目运算，具有左结合性。
• 除法运算符“/”：双目运算具有左结合性。参与运算量均为整型时，结果也为整型，舍去小数。如果运算量中有一个是实型，则结果为双精度实型。

〖例3.14〗
main(){
  printf("\n\n%d,%d\n",20/7,-20/7);
  printf("%f,%f\n",20.0/7,-20.0/7);
 }

本例中，20/7，-20/7的结果均为整型，小数全部舍去。而20.0/7和-20.0/7由于有实数参与运算，因此结果也为实型。

• 求余运算符(模运算符)“%”:双目运算，具有左结合性。要求参与运算的量均为整型。 求余运算的结果等于两数相除后的余数。

【例3.15】
main(){
  printf("%d\n",100%3);
 }

本例输出100除以3所得的余数1。

2. 算术表达式和运算符的优先级和结合性

表达式是由常量、变量、函数和运算符组合起来的式子。一个表达式有一个值及其类型， 它们等于计算表达式所得结果的值和类型。表达式求值按运算符的优先级和结合性规定的顺序进行。单个的常量、变量、函数可以看作是表达式的特例。
算术表达式是由算术运算符和括号连接起来的式子。

• 算术表达式：用算术运算符和括号将运算对象（也称操作数）连接起来的、符合C语法规则的式子。

以下是算术表达式的例子：
a+b
(a*2)／c
(x+r)*8-(a+b)／7
++I
sin(x)+sin(y)
(++i)-(j++)+(k--)

• 运算符的优先级：Ｃ语言中，运算符的运算优先级共分为15级。1级最高，15级最低。在表达式中，优先级较高的先于优先级较低的进行运算。而在一个运算量两侧的运算符优先级相同时，则按运算符的结合性所规定的结合方向处理。
• 运算符的结合性：Ｃ语言中各运算符的结合性分为两种，即左结合性(自左至右)和右结合性(自右至左)。例如算术运算符的结合性是自左至右，即先左后右。如有表达式x-y+z则y应先与“-”号结合，执行x-y运算，然后再执行+z的运算。这种自左至右的结合方向就称为“左结合性”。而自右至左的结合方向称为“右结合性”。 最典型的右结合性运算符是赋值运算符。如x=y=z,由于“=”的右结合性，应先执行y=z再执行x=(y=z)运算。Ｃ语言运算符中有不少为右结合性，应注意区别，以避免理解错误。

3. 强制类型转换运算符

其一般形式为： (类型说明符)  (表达式)
其功能是把表达式的运算结果强制转换成类型说明符所表示的类型。
例如：
(float) a      把a转换为实型
(int)(x+y)     把x+y的结果转换为整型

4. 自增、自减运算符

自增１，自减１运算符:自增1运算符记为“++”，其功能是使变量的值自增1。自减1运算符记为“--”，其功能是使变量值自减1。

自增1，自减1运算符均为单目运算，都具有右结合性。可有以下几种形式：
++i    i自增1后再参与其它运算。
--i    i自减1后再参与其它运算。
i++    i参与运算后，i的值再自增1。
i--    i参与运算后，i的值再自减1。

在理解和使用上容易出错的是i++和i--。 特别是当它们出在较复杂的表达式或语句中时，常常难于弄清，因此应仔细分析。

【例3.16】
main(){
  int i=8;
  printf("%d\n",++i);
  printf("%d\n",--i);
  printf("%d\n",i++);
  printf("%d\n",i--);
  printf("%d\n",-i++);
  printf("%d\n",-i--);
 } 

i的初值为8，第2行i加1后输出故为9；第3行减1后输出故为8；第4行输出i为8之后再加1(为9)；第5行输出i为9之后再减1(为8) ；第6行输出-8之后再加1(为9)，第7行输出-9之后再减1(为8)。

【例3.17】
main(){
  int i=5,j=5,p,q;
  p=(i++)+(i++)+(i++);
  q=(++j)+(++j)+(++j);
  printf("%d,%d,%d,%d",p,q,i,j);
}

  这个程序中，对P=(i++)+(i++)+(i++)应理解为三个i相加，故P值为15。然后i再自增1三次相当于加3故i的最后值为8。而对于q 的值则不然，q=(++j)+(++j)+(++j)应理解为q先自增1，再参与运算，由于q自增1三次后值为8，三个8相加的和为24，j的最后值仍为8。