C语言的本质（7）——C语言运算符大全

C语言的本质（7）——C语言运算符大全

C语言的结合方向

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。

C语言的运算符：

1、复合赋值运算符

复合赋值运算符包括*= ，/=， %=， +=， -=， <<=， >>=， &=， ^=， |=，在赋值的同时做一个运算。例如a += 1相当于a = a + 1。但有一点细微的区别，前者对表达式a只求值一次，而后者求值两次，如果a是一个复杂的表达式，求值一次和求值两次的效率是不同的，例如a[i+j] += 1和a[i+j] = a[i+j] + 1。仅仅是效率上的差别吗？对于没有Side Effect的表达式，求值一次和求值两次的结果是一样的，但对于有Side Effect的表达式则不一定，例如a[foo()] += 1和a[foo()] = a[foo()] + 1，如果foo()函数调用有SideEffect，比如会打印一条消息，那么前者只打印一次，而后者打印两次。

++i相当于i = i + 1，其实更准确地说应该是等价于i += 1，而--i等价于i -= 1。

2、条件运算符

条件运算符是C语言中唯一一个三目运算符（Ternary Operator），带三个操作数，它的形式是

表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

这个运算符所组成的整个表达式的值等于表达式2或表达式3的值，取决于表达式1的值是否为真，可以把它想像成这样的函数：

if (表达式1)
         return表达式2;
else
         return表达式3;

表达式1相当于if语句的控制表达式，因此它的值必须是标量类型，而表达式2和3相当于同一个函数在不同情况下的返回值，因此它们的类型要求一致，也要做Usual Arithmetic Conversion。

下面举个例子，定义一个函数求两个参数中较大的一个。

int max(int a, int b)
{
         return(a > b) ? a : b;
}

3、逗号运算符

逗号运算符也是一种双目运算符，它的形式是表达式1, 表达式2，两个表达式不要求类型一致，左边的表达式1先求值，求完了直接把值丢掉，再求右边表达式2的值作为整个表达式的值。逗号运算符是左结合的，类似于+-*/运算符，根据组合规则可以写出表达式1, 表达式2, 表达式3, ..., 表达式n这种形式，表达式1, 表达式2可以看作一个子表达式，先求表达式1的值，然后求表达式2的值作为这个子表达式的值，然后这个值再和表达式3组成一个更大的表达式，求表达式3的值作为这个更大的表达式的值，依此类推，整个计算过程就是从左到右依次求值，最后一个表达式的值成为整个表达式的值。

注意，函数调用时各实参也是用逗号隔开，那个逗号不能看作逗号运算符。但可以这样：

f(a, (t=3, t+2), c)传给函数f的有三个参数，第二个参数的值是表达式t+2的值。

4、sizeof运算符与typedef类型声明

sizeof是一个很特殊的运算符，它有两种形式：sizeof表达式和sizeof(类型名)。它的特殊之处在于，sizeof 表达式中的表达式并不求值，只是根据类型转换规则求得该表达式的类型，然后把这种类型所占的字节数作为sizeof 表达式这整个表达式的值。有些人喜欢写成sizeof(表达式)的形式也可以，这里的括号和return(1);的括号一样，没有任何作用。但另外一种形式sizeof(类型名)的括号则是必须写的，整个表达式的值也是这种类型所占的字节数。

比如用sizeof运算符求一个数组的长度：

int a[12];
printf("%d\n", sizeof a/sizeof a[0]);

在上面这个例子中，由于sizeof表达式中的表达式不需要求值，所以不需要到运行时才计算，事实上，在编译时就知道sizeof a的值是48，sizeof a[0]的值是4，所以在编译时就已经把sizeof a/sizeof a[0]替换成常量12了，这是一个常量表达式。

准确地说，sizeof表达式的值是size_t类型的，这个类型定义在stddef.h头文件中，不过你的代码中只要不出现size_t这个类型名就不用包含这个头文件，比如像上面的例子就不用包含这个头文件。size_t这个类型是我们讲过的整型中的某一种，编译器可能会用typedef做一个类型声明：

typedef unsigned long size_t;那么size_t类型就是unsignedlong类型。之所以不直接规定sizeof的值是unsigned long型的，而要规定一个size_t类型，是为了允许不同的编译器根据自己平台的情况定义size_t为不同的类型，这样使用size_t类型的代码就具有很好的可移植性，但不管编译器怎么实现，C标准明确规定sizeof的值是无符号整型的。

typedef这个关键字用于给一个类型起个新的名字，上面的声明可以这么看：去掉typedef就成了一个变量声明unsigned long size_t;，size_t是一个变量名，类型是unsigned long，那么加上typedef之后，size_t就是一个类型名，就代表unsigned long类型。再举个例子：

typedef char array_t[10];

array_t a;就相当于定义char a[10];类型名也遵循标识符的命名规则，并且通常加个_t后缀，表示Type。

C语言运算符的优先级

下面按优先级从高到低的顺序总结一下各种运算符，每一条所列的各运算符具有相同的优先级，对于同一优先级的多个运算符按什么顺序计算也有说明，双目运算符就简单地用“左结合”或“右结合”来说明了。

1、标识符、常量、字符串和用()括号套起来的表达式是组成表达式的最基本单元，在运算中做操作数，优先级最高。

2、后缀运算符，包括数组取下标[]、函数调用()、结构体取成员.、指向结构体的指针取成员->、后缀自增++、后缀自减--。如果一个操作数后面有多个后缀，按照离操作数从近到远的顺序（也就是从左到右）依次运算，比如a.name++，先算a.name，再++，这里的.name应该看成a的一个后缀，而不是把.看成双目运算符。

3、单目运算符，包括前缀自增++、前缀自减--、sizeof、类型转换()、取地址运算&、指针间接寻址*、正号+、负号-、按位取反~、逻辑非! 。如果一个操作数前面有多个前缀，按照离操作数从近到远的顺序（也就是从右到左）依次运算，比如!~a，先算~a，再求!。

4、乘*、除/、模%运算符。这三个运算符是右结合的。

5、加+、减-运算符。右结合。

6、移位运算符<<和>>。右结合。

7、关系运算符< > <=>=。右结合。

8、相等性运算符==和!=。右结合。

9、按位与&。右结合。

10、按位异或^。右结合。

11、按位或|。右结合。

12、逻辑与&&。右结合。

13、逻辑或||。右结合。

14、条件运算符:?。在第 2 节 “if/else语句”讲过Dangling-else问题，条件运算符也有类似的问题。例如a ? b : c ? d : e是看成(a ? b : c) ? d : e还是a ? b : (c ? d : e)？C语言规定是后者。

15、赋值=和各种复合赋值（*= /=%= += -= <<= >>= &= ^= |=）。左结合。

16、逗号运算符。右结合。

下面的表格详细说明了运算符的结合方向和优先级：

优先级	运算符	名称或含义	使用形式	结合方向	说明
1	[]	数组下标	数组名[常量表达式]	左到右
	()	圆括号	（表达式）/函数名(形参表)
	.	成员选择（对象）	对象.成员名
	->	成员选择（指针）	对象指针->成员名
2	-	负号运算符	-表达式	右到左	单目运算符
	(类型)	强制类型转换	(数据类型)表达式
	++	自增运算符	++变量名/变量名++		单目运算符
	--	自减运算符	--变量名/变量名--		单目运算符
	*	取值运算符	*指针变量		单目运算符
	&	取地址运算符	&变量名		单目运算符
	!	逻辑非运算符	!表达式		单目运算符
	~	按位取反运算符	~表达式		单目运算符
	sizeof	长度运算符	sizeof(表达式)
3	/	除	表达式/表达式	左到右	双目运算符
	*	乘	表达式*表达式		双目运算符
	%	余数（取模）	整型表达式/整型表达式		双目运算符
4	+	加	表达式+表达式	左到右	双目运算符
	-	减	表达式-表达式		双目运算符
5	<<	左移	变量<<表达式	左到右	双目运算符
	>>	右移	变量>>表达式		双目运算符
6	>	大于	表达式>表达式	左到右	双目运算符
	>=	大于等于	表达式>=表达式		双目运算符
	<	小于	表达式<表达式		双目运算符
	<=	小于等于	表达式<=表达式		双目运算符
7	==	等于	表达式==表达式	左到右	双目运算符
	!=	不等于	表达式!= 表达式		双目运算符
8	&	按位与	表达式&表达式	左到右	双目运算符
9	^	按位异或	表达式^表达式	左到右	双目运算符
10	|	按位或	表达式|表达式	左到右	双目运算符
11	&&	逻辑与	表达式&&表达式	左到右	双目运算符
12	||	逻辑或	表达式||表达式	左到右	双目运算符
13	?:	条件运算符	表达式1? 表达式2: 表达式3	右到左	三目运算符
14	=	赋值运算符	变量=表达式	右到左
	/=	除后赋值	变量/=表达式
	*=	乘后赋值	变量*=表达式
	%=	取模后赋值	变量%=表达式
	+=	加后赋值	变量+=表达式
	-=	减后赋值	变量-=表达式
	<<=	左移后赋值	变量<<=表达式
	>>=	右移后赋值	变量>>=表达式
	&=	按位与后赋值	变量&=表达式
	^=	按位异或后赋值	变量^=表达式
	|=	按位或后赋值	变量|=表达式
15	,	逗号运算符	表达式,表达式,…	左到右	从左向右顺序运算