3.3　运算符和表达式

运算符是表示某种操作的符号，其操作的对象为操作数，根据运算符操作的操作数个数可把运算符分为单目运算符、双目运算符和三目运算符。用运算符把操作数按照C语言的语法规则连接起来的式子称为表达式，如表达式5+6中+运算符表示求5和6这两个操作数的和，这里的+运算符属于双目运算符。C语言为了加强对数据的表达、处理和操作能力，提供了大量的运算符和丰富的表达式类型。

3.3.1　算术运算符及其表达式

1.加法运算符（+）

双目运算符，即应有两个量参与加法运算。例如，a+b、4+8等。

说明：也可以作为正号运算符，此时为单目运算，例如，+2。

2.减法运算符（ - ）

双目运算符，例如x-y、14-m等。

说明：也可作为负号运算符，此时为单目运算，例如，-x、-5等。

3.乘法运算符（*）

双目运算符，需要注意的是与数学表达式不同，C语言表达式中的乘号不能省略。

例如，数学表达式2x+y写成C语言算术表达式应该为2*x+y；否则会出错。

4.除法运算符（ / ）

双目运算符，C语言对除法运算做了如下规定。

（1）两个整型数相除，结果也为整型，小数部分被舍弃。例如，算术表达式5/2的值为2。

（2）只要有一个操作数为实型，则结果为double型。例如，算术表达式5.0/2的值为2.5。

5.求余运算符（%）

双目运算符，也称为“模运算符”，C语言规定求余运算中的两个操作数必须为整型；否则会提示出错。余数的正负号与被除数相关，例如，算术表达式7%4的值为3，算术表达式-7%4和-7%-4的值均为-3。

6.自增运算符（++）和自减运算符（--）

（1）自增运算符（++）：使单个变量的值自动加1。

（2）自减运算符（--）：使单个变量的值自动减1。

自增和自减运算符都属于单目运算符，有以下两种用法。

（1）前置运算：即运算符放在变量之前，如++a、--a。运算规则为先使变量的值加（或减）1，然后以变化后的值参与其他运算。即先加减，后运算。

（2）后置运算：即运算符放在变量之后，如a++，a--。运算规则为变量先参与其他运算，然后使变量的值加（或减）1。即先运算，后加减。

说明如下。

（1）自增和自减运算只能用于变量，不能用于常量和表达式。

例如，5++或--(a+B)等都是非法的。

（2）自增和自减运算要求操作对象的值为一个整数。

例如，若x是一个float型变量，则x++或者--x都是错误的使用方式。

3.3.2　关系运算符及其表达式

1.关系运算符

所谓关系运算实际上就是比较运算，即将两个数据进行比较，判定二者是否符合给定的关系。

C语言提供如下6种关系运算符。

（1）<：小于。

（2）<=：小于或等于。

（3）>：大于。

（4）>=：大于或等于。

（5）==：等于。

（6）!=：不等于。

所有的关系运算符都是双目运算符。

关系运算符及其优先顺序如下。

（1）前4种关系运算符（<、<=、>、>=）的优先级相同，后两种也相同。前4种高于后两种，例如“>”优先于“==”，而“>”与“<”的优先级相同。

（2）关系运算符的优先级低于算术运算符。

（3）关系运算符的优先级高于赋值运算符。

以上关系如图3-6所示。

2.关系表达式

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”，例如a>b、a+b>b+c、(a=3)>(b=5)、(a>b)>(b>c)都是合法的关系表达式。

关系表达式的一般格式为：

例如：

在本例中求出了各种关系运算符的值，字符变量以其对应的ASCII码参与运算。对于包含多个关系运算符的表达式，如k==j==i+5，根据运算符的左结合性先计算k==j。该式不成立，其值为0。再计算0==i+5，也不成立，故表达式值为0。

注意区分“==”和“=”。在C语言中“==”是关系运算符，而“=”则是赋值运算符。关系运算的结果是一个逻辑值，只有两种可能，即要么关系成立，为“真”；要么关系不成立，为“假”。由于C语言没有逻辑型数据类型，所以用1代表“真”；用0代表“假”。因而所有C语言的关系表达式的运算结果实质上是数值型（1或者0）。

例如，下面的式子都是正确的关系表达式：

说明：对于字符型数据，将其转换为字符的ASCII码，再进行大小比较。

3.3.3　逻辑运算符及其表达式

关系表达式只能描述单一条件，如x表示是一个非负数，可用关系表达式x≥0来描述。如果需要描述的条件有两个或更多，如表示x的数值范围是[0,100]，即x≥0且x≤100时，则要借助逻辑表达式。

用逻辑运算符连接关系表达式或逻辑量的式子就是逻辑表达式，其中逻辑量就是值为“真”或“假”的数据。C语言规定所有的非0数据判定为“真”，只有0判定为“假”。

C语言提供如下3种逻辑运算符。

（1）&&（逻辑与）：双目运算符，表示“并且”，即两个条件须同时满足。

（2）||（逻辑或）：双目运算符，表示“或者”，即只需满足其中任意一个条件。

（3）!（逻辑非）：单目运算符，表示“否定”，即取反。

逻辑表达式的一般格式为：

其中的表达式也可以是逻辑表达式，从而组成嵌套的情形。

例如：

根据逻辑运算符的左结合性，上式也可写为：

逻辑表达式的值是式中各种逻辑运算的最后值，以1和0分别代表“真”和“假”。

例如：

在本例中!x和!y分别为0，!x*!y也为0，故其输出值为0。由于x为非0，故!!!x的逻辑值为0。对x|| i && j-3式，先计算j-3的值为非0，再求i && j-3的逻辑值为1，故x||i&&j-3的逻辑值为1；对i<j&&x<y式，由于i<j的值为1，而x<y为0，故表达式的值为1。与0相与，最后为0；对i==5&&c&&(j=8)式，由于i==5为假，故值为0。该表达式由两个与运算符组成，所以整个表达式的值为0；对于式x+ y||i+j+k，由于x+y的值为非0，故整个或表达式的值为1。

与关系运算一样，逻辑运算的结果也只有“真”和“假”两种情况，即所有C的逻辑表达式的运算结果实质上也是数值型（1或者0）。逻辑运算的真值表如表3-6所示。

例如，下面的式子都是正确的逻辑表达式：

3.3.4　位运算符及其表达式

位运算是指按二进制位执行的运算，C语言提供6种位操作运算符，即&（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）、～（取反）、<<（左移）和>>（右移）。

位运算符只能用于整型操作数，即只能用于带符号或无符号的char、short、int与long类型。

1.&

双目运算符，功能是参与运算的两数中各对应的二进位执行与运算。只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1；否则为0。参与运算的数以补码形式出现。

例如，9&5可写为如下算式：

可见表达式9&5的值为1。

该运算符的应用如下。

（1）清0。

若清0一个存储单元，即使其全部二进制位为0。只要找一个二进制数，其中各位符合的条件是原来数中为1的位，新数中相应位为0。然后二者执行&运算，即可达到清0目的。

例如，原数为43，即00101011。另找一个数设为148，即10010100，将二者执行按位与运算：

（2）取一个数中某些指定位。

若有一个整数a（2字节），需要取其中的低字节，只需要将a与8个1按位与即可。

（3）保留指定位。

与一个数执行按位与运算，此数在该位取1，即可保留该位。

例如，有一数84，即01010100。需要把其中从左边算起的第3、4、5、7、8位保留下来，运算如下：

即a=84，b=59，a&b=16。

2.|

双目运算符，功能是参与运算的两数中对应的二进位执行或运算。只要对应的两个二进位有一个为1时，结果位就为1。参与运算的两个数均以补码出现。

例如，9|5的算式如下：

可见9|5=13。

3.^

双目运算符，其功能是参与运算的两个数中对应的二进位相异或。当两对应的二进位相异时，结果为1。参与运算的两个数均以补码出现。

例如，9^5可写成如下算式：

按位异或的应用如下。

（1）使特定位翻转。

假设有二进制数01111010，要使其低4位翻转，即1变0，0变1，可以将其与00001111执行异或运算。

运算结果的低4位正好是原数低4位的翻转，可见要使哪几位翻转就与其执行^运算的几位置为1即可。

（2）与0相异或保留原值。

例如，012^00=012

因为原数位中的1与0执行异或运算得1，0^0得0，故保留原数。

4.～

单目运算符，具有右结合性。其功能是按位求反参与运算数的各个二进位。

例如，～9的运算：

～（0000000000001001）

结果为1111111111110110。

5.<<

双目运算符，功能是把<<左边运算数的各个二进位全部左移<<右边数指定的位数，高位丢弃，低位补0。

例如，a<<4把a的各个二进位向左移动4位。假设a=00000011（十进制数3），左移4位后为00110000（十进制数48）。

左移1位相当于该数乘以2，左移两位相当于该数乘以2*2=4。15<<2=60，即乘了4，但此结论只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含 1的情况。

假设以一个字节（8位）存一个整数，且a为无符号整型变量，则a=64时，左移一位时溢出的是0；而左移2位时，溢出的高位中包含1。

6.>>

双目运算符，功能是把>>左边的运算数的各个二进位全部右移>>右边的数指定的位数。

例如，设a=15，a>>2表示把000001111右移为00000011（十进制数3）。

应该说明的是有符号数在右移时符号位将随同移动，为正数时最高位补0；为负数时符号位为1，最高位补0或补1 取决于编译系统的规定（Turbo C和很多系统规定为补1）。

3.3.5　赋值运算符及其表达式

C语言中的赋值运算符都是双目运算符，主要包括以下两种。

（1）直接赋值运算符（=）。

运算规则为先求=右边的值，然后赋给=左边的变量，赋值表达式的值就是左边变量的值。例如：

注意：若已知a是char型变量，则a=′*′是合法的赋值表达式；a="*"则是非法的赋值表达式。因为C语言中没有字符串类型的变量，所以不能把一个字符串赋予一个字符变量。在C语言中通常用字符数组变量来存放字符串，这部分内容将在第7章中介绍。

（2）复合赋值运算符（+=、-=、*=、=、%=、&==、|=、>>=、<<=、^=）。

在“=”之前加上其他运算符，可以构成复合赋值运算符。C语言采用复合赋值运算符，一是为了简化程序，使程序精练；二是为了提高编译效率，产生质量较高的目标代码。

例如，下面的式子都是正确的赋值表达式：

注意：赋值的过程实际上是把值送到变量代表的存储单元，因此值运算符的左边必须是变量；右边则可以是变量、常量或表达式。例如，以下均是不合法的赋值表达式：

3.3.6　条件运算符及其表达式

C语言提供的条件运算符“？∶”的一般格式为：

运算规则为如果表达式1的值为非0（即逻辑真），则运算结果等于表达式2的值；否则等于表达式3的值。也就是说表达式2与表达式3中只有一个被执行，而不会全部执行。

例如，下面的式子都是正确的条件表达式：

说明：条件运算符是C语言中唯一的三目运算符，要求有3个操作对象。其中表达式1、表达式2和表达式3可以是任意合法的表达式，它们的类型可以各不相同。

当双分支选择结构中语句部分都较为简单时，可以用条件运算符来代替，使程序更为简练。

3.3.7　逗号运算符及其表达式

逗号运算符又称为“顺序求值运算符”，通过该运算符可以将多个表达式连接起来构成逗号表达式。逗号表达式的一般格式如下：

运算规则为先求表达式1的值，然后求表达式2的值。依此类推，直到求出最后一个表达式n的值，整个逗号表达式的值是最后一个表达式n的值。

例如，逗号表达式“m+7,2*a,7%2”的值为1。

通常情况下，使用逗号表达式不是为了取得和使用这个逗号表达式的最终结果值，而是为了分别按顺序求得每个表达式的结果值。

注意：并不是任何地方出现的逗号都是逗号运算符，很多情况下逗号仅用做分隔符。

例如，定义int a,b,c;中的逗号是分隔符，而不是逗号运算符。

3.3.8　求字节数运算符

sizeof 运算符是一个求字节数运算符，它是一个单目运算符，一般格式为：

功能为返回某数据类型、某变量或者某常量在内存中的字节长度。

例如，用sizeof求各数据类型，以及常量和变量的字节数：