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C运算符与类型转换

写在前面：本文承接《数据的表现形式》，继续整理C语言中“数据如何参与运算”这一部分内容。文章从初学阶段最常见的运算符出发，说明它们的基本用法、优先级、结合性以及混合运算中的类型转换。部分较复杂、暂不影响后续学习的规则不在本文展开。如有错误或不足，烦请斧正。

数据有了表现形式，还要经过运算才能真正参与程序的处理。加减乘除只是其中最直观的一部分；比较、逻辑判断、赋值和类型转换，同样由运算符完成。

C语言中的运算符很多。按常见教材的分类，主要包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、强制类型转换运算符、赋值运算符、条件运算符、逗号运算符、求字节数运算符、指针运算符、位运算符、成员运算符、下标运算符、函数调用运算符，本文主要介绍和说明前8种运算符。

算术运算符

• 算术运算符包括：加号+ 减号- 乘号* 除号/ 求余运算符% 自增运算符++ 自减运算符–

• 其中加减乘号同数学。

• 除号：

  • 当两个运算对象都是整数时，进行整数除法，结果仍为整数；若结果含有小数部分，则直接向零截断，而不是四舍五入。例如，5 / 2的结果为2，-5 / 2的结果为-2。

  • 当至少一个运算对象是浮点型时，系统会先按照通常算术转换确定两者的共同类型，再进行浮点除法。例如，float型与int型相除，结果类型为float；double型与int型相除，结果类型为double。

  • 商的正负遵循数学的符号运算规则。除数不能为0，否则程序的行为未定义。

• 求余运算符：%的两个运算对象必须都是整数，结果也为整数。结果不为0时，其符号与被除数相同。例如，-5 % 2的结果为-1。除数同样不能为0。

• 自增运算有i++和++i两种形式。i++产生的是i自增前的值，同时使i的值加1；++i先使i的值加1，再产生自增后的值。只有当表达式的值被使用时，二者的区别才会体现出来；若单独写成i++;或++i;，效果相同。

  #include<stdio.h>intmain(){intm,i=1;m=i++;printf("%d %d",m,i);return0;}/* 输出结果： 1 2 */

  #include<stdio.h>intmain(){intn,i=1;n=++i;printf("%d %d",n,i);return0;}/* 输出结果： 2 2 */

  自减运算符同理。

• 二元（双目）算术运算符中，*、/、%的优先级相同，并且高于+、-；同一优先级内从左向右结合。自增、自减等单目运算符的优先级见文末汇总。

关系运算符

• 关系运算符有大于(>)、大于或等于(>=)、小于(<)、小于或等于(<=)、等于(==)、不等于(!=)，其中>>=<<=优先级相同，==!=优先级相同，前四者优先级高于后两者。

• 用关系运算符将两个数值或数值表达式连接起来的式子，称为关系表达式。关系表达式的结果类型为int，关系成立时值为1，不成立时值为0。

• 关系表达式自左向右结合。

  若a=1,b=3,c= -1, 则a>b的值为0，a>c的值为1； d=a>b>c，则d的值为1,因为a>b的值为0，下一步0>c的值为1，赋给d. 若d=5,则d==a>b>c的值为0，注意区分=和==,前者是赋值运算符，后者是等于号， d=a>b>c是连接数值和关系表达式的赋值表达式，最终把值赋给d， d==a>b>c是关系表达式。 d = a > b > c等价于d = ((a > b) > c)； d == a > b > c等价于d == ((a > b) > c)。

• 因此，C语言中的a > b > c并不表示数学中的“a > b且b > c”。若要表达这一含义，应写成a > b && b > c。

逻辑运算符

• 逻辑运算符按优先级从高到低有非(!)、与(&&)、或(||)。

• C语言在判断条件时，将0视为“假”，将任何非零值视为“真”。但“非零为真”不表示非零值会自动变成1；关系运算和逻辑运算的结果才是int型的0或1。

• &&只有两个运算对象均为“真”，表达式才为“真”，||只要两个运算对象中有一个为“真”，表达式就为“真”。

• &&和||都从左向右判断，并具有短路特性：对于&&，若左边已经为假，右边不再计算；对于||，若左边已经为真，右边不再计算。

• a=4,则!a的值为0； 表达式5>4&&2>0的值为1； 表达式5>4||2>0的值为1； 表达式5>4||2<0的值为1； 表达式5<4||2<0的值为0；

强制类型转换运算符

• 强制类型转换运算符可以将一个表达式的值转换为指定类型，一般形式为(类型名)表达式；表达式较复杂时，可以写成(类型名)(表达式).

• (double)a// 将a的值转换为double型(float)(7%3)// 将7 % 3的结果转换为float型

• 强制类型转换会产生一个指定类型的转换结果，但不会因此改变原变量本身的类型。仅仅写出(double)a，a的类型和值都不会改变。类型转换过程中可能丢失信息，例如(int)3.8的结果为3。

赋值运算符

• 将右边的值赋给左边的变量，即存放数据，符号为=,结合性为自右向左。

  inta;a=3;//将3赋给变量a

• 除基本赋值运算符=外，赋值运算符还包括+=、-=、*=、/=、%=等复合赋值运算符。基本赋值会将右边的值转换为左侧变量的类型，再存入左侧变量，结合性为从右向左。

条件运算符

• 一般形式为：表达式1?表达式2:表达式3，若表达式1为非零值，只计算表达式2，并将其结果作为整个条件表达式的值；若表达式1为0，只计算表达式3。

• 如(a>b)?x:y，含义是：如果a>b成立，则该条件表达式的值为x，否则为y.

逗号运算符

• 一般形式：表达式1,表达式2,表达式3,...,表达式n，各表达式按照从左向右的顺序依次计算，整个逗号表达式的值与最后一个表达式的值相同。

• inta,b,c;a=1,b=2,c=a+b;//先把1赋给变量a，再把2赋给变量b，最后把a+b的值赋给c，//整个表达式的值也为3.

• 注意，变量声明和函数参数列表中的逗号只是分隔符，不是逗号运算符。例如，int a, b, c;中的两个逗号都不是逗号运算符。

求字节数运算符

• sizeof用于求某个表达式的类型或指定类型所占的字节数，一般写作sizeof(表达式)或sizeof(类型名)。它是运算符，不是函数，结果类型为size_t。

  #include<stdio.h>intmain(void){inta;printf("%zu\n",sizeof(a));return0;}//多数情况下输出结果为4，因为多数编译系统给基本整型分配4字节

不同数据间的混合运算与类型转换

• 本文涉及的运算符，优先级从高到低可概括为：后缀自增、自减 > 单目运算符与强制类型转换 >*、/、%>+、-><、<=、>、>=>==、!=>&&>||> 条件运算符 > 赋值运算符 > 逗号运算符。圆括号可以用来明确表达式的组合方式。
• 优先级和结合性决定的是表达式怎样组合，不等于各部分实际的求值顺序。遇到复杂表达式时，最好主动加上括号，或者将其拆成多条语句。
• 同一优先级内，本文涉及的大多数二元运算符从左向右结合；单目运算符、条件运算符和赋值运算符从右向左结合。
• 不同类型的数据一起进行算术运算时，C语言通常会先把本次运算中使用的值临时转换为同一种类型，再进行计算，原变量的类型不会因此改变。例如，int型与double型运算时，int型的值会临时转换为double型；int型与float型运算时，int型的值会临时转换为float型。char、short等较小的整数类型只和整数一起运算时，通常会先转换为int型，这称为“整数提升”。赋值或强制类型转换则会把值转换为目标类型，在这个过程中可能丢失信息。

运算符本身并不难，真正容易出错的是把数学中的直觉直接带进C语言：整数相除不会保留小数，连续关系运算不等于数学中的连写，非零代表“真”却不一定等于1，优先级也只决定表达式如何组合。

遇到稍复杂的表达式时，可以先判断运算对象的类型，再用括号明确组合方式，最后分步验证。至此，数据不再只是被存储，也开始真正参与计算、比较与判断。

学习路上，我们常在。