C语言中的运算符绝对是C语言学习和使用的一个难点,因为在2011版的标准中,C语言的运算符的数量超过40个,甚至比关键字的数量还要多。这些运算符有单目运算符、双目运算符以及三目运算符,又涉及到左结合和右结合的问题,真是令人眼花缭乱。

1、运算符及优先级

  运算符多可能使用更灵活方便,但这还涉及到运算符之间的优先级问题。我们做四则运算式时,有先乘除后加减的规定,在C语言的这些运算符中自然也是有的,但40多个运算符排起优先级来,使用就不那么容易了。

  接下来我们简单的总结一下C语言中运算符以及他们的优先级。C语言中各运算符的优先级如下表所示:

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

++

后置自增运算符

++变量名

单目运算符

--

后置自减运算符

--变量名

单目运算符

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

++

前置自增运算符

变量名++

单目运算符

--

前置自减运算符

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

/

表达式/表达式

左到右

双目运算符

*

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

+

表达式+表达式

左到右

双目运算符

-

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

  在上表中,我们归纳了运算符、个运算符的功能、通常的应用表达式形式以及结合性。说到结合性主要应用于相同优先级的运算符,运算次序由结合方向所决定。绝大部分的运算符都是左结合的,与我们的常识一致。不过有一部分运算符是右结合的,这些就需要记忆了,但记忆有时候却不见得百分百准确,所以我们可以在编写代码时以( )加以规范。

2、优先级的一些特别说明

  我们见面归纳了运算符的用法,但这只是一般性情况,实际的使用情况有时候依然让人迷惑。比方说,在上表中,如果优先级同为1 的几种运算符同时出现时,想要确定表达式的优先级就不是那么明显了。例如我们常常对指向多维数组的指针和指针数组,还有指向函数的指针数组等含混不清,对初学者来说就更是迷惑不解。所以在这样的定义表达式中,如果优先级不明确结果有可能相去甚远。在这里,接下来我们整理了一些常常容易出错的情况说明如下:

优先级问题

表达式

想要的结果

实际结果

.的优先级高于*

*p.f

指针p所指向的对象的某一字段f,即:(*p).f

对p取f偏移作为指针,然后进行解除饮用操作,即:*(p.f)

[]的优先级高于*

int *p[]

P是指向int数组的指针,即:int (*p)[]

P是元素为指向int的指针的数组,即:int *(p[])

函数()优先级高于*

int *p()

p是个函数指针所指函数返回值是int,即:int (*p)()

P是个函数,返回值是int *,即:int *(p())

==和!=优先级高于位操作

(val&mask!=0)

(val&mask)!=0

val&(mask!=0)

==和!=优先级高于赋值操作

c=getchar()!=EOF

(c=getchar())!=EOF

c=(getchar()!=EOF)

算术运算符高于移位运算符

msb<<4+lsb

(msb<<4)+lsb

msb<<(4+lsb)

逗号运算符的优先级最低

i=1,2

i=(1,2)

(i=1),2

  那么是不是有了上面的总结就完事大吉了呢?当然不可能,且不说我们的总结很不完备,就算你记住了所有的规则,在使用过程中仍然有可能漏洞百出,最好的办法是养成良好的编码习惯。

3、由优先级引发的错误

  优先级问题经常会造成一些意想不到的结果,有的甚至是非常严重的。本人在编写程序时,就出现过一些因为疏忽运算符优先级造成的问题,而且检查起来非常不容易发现。

  例如,有一次,我们采集了传感器的原始数据,然后会对数据进行一些处理,在其中的一种条件下会对一个数进行左移几位并加上一个数。由于算术运算符的优先级大于移位运算符,而程序员忘记了给移位操作加括号,所以得出了结果总是有误,只好从头开始查找,花了不少时间才发现这出错误。如msb<<4+lsb和(msb<<4)+lsb是完全不一样,因为算术运算符的优先级大于移位运算符。

  还有一次,我们定义一个指向函数的指针数组用于回调函数的操作。定义时,没有考虑到指针运算符、函数运算符以及数组运算符的优先级问题而造成调用出错。如,void (*p[])f()的形式,如果写成void *p[]f()的形式就完全错误了。

  当然,如果能够熟记各种运算符的优先级也许能解决上面的问题,但这实际上却很难达到,因为应用是非常灵活的,你不可能时时刻刻只关注于此。我觉得养成良好的编码习惯以及多多练习似乎更有效。

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