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C語言運算子

在C語言中，運算子是一個符號，告訴編譯器執行特定的數學或邏輯函式，C語言提供豐富的內建運算子，並提供以下型別的運算子 -

  • 算術運算子
  • 關係運算子
  • 邏輯運算子
  • 按位元運算子
  • 賦值運算子
  • 其它運算子

在本章中，我們將學習每個運算子的工作方式。開啟Visual Studio 2017建立一個Win32 Console Application 專案，名稱為：c-operators 。

1.算術運算子

下表顯示了C語言支援的所有算術運算子。假設變數A的值是10，變數B的值是20，那麼 -

運算子 描述 範例
+ 將兩個運算元相加 A + B = 30
- 從第一個運算元減去第二個運算元 A ? B = -10
* 將兩個運算元相乘 A * B = 200
/ 將第一個運算元除以第二個運算元
% 模數運算子和整數除法後的餘數。 B % A = 0
++ 遞增運算子將整數值增加1。 A++ = 11
-- 遞減運算子將整數值減1。 A-- = 9

建立一個原始碼檔案：arithmetic_operators.c，如下程式碼 - 

#include <stdio.h>

void main() {

   int a = 21;
   int b = 10;
   int c ;

   c = a + b;
   printf("Line 1 - Value of c is %d\n", c );

   c = a - b;
   printf("Line 2 - Value of c is %d\n", c );

   c = a * b;
   printf("Line 3 - Value of c is %d\n", c );

   c = a / b;
   printf("Line 4 - Value of c is %d\n", c );

   c = a % b;
   printf("Line 5 - Value of c is %d\n", c );

   c = a++; 
   printf("Line 6 - Value of c is %d\n", c );

   c = a--; 
   printf("Line 7 - Value of c is %d\n", c );
}

執行上面範例程式碼，得到以下結果 - 

Line 1 - Value of c is 31
Line 2 - Value of c is 11
Line 3 - Value of c is 210
Line 4 - Value of c is 2
Line 5 - Value of c is 1
Line 6 - Value of c is 21
Line 7 - Value of c is 22
請按任意鍵繼續. . .

2.關係運算子

下表顯示了C語言支援的關係運算子。假設變數A=10，變數B=20，則 -

運算子 描述 範例
== 檢查兩個運算元的值是否相等。 如果相等，則條件成立。 (A == B)結果為false
!= 檢查兩個運算元的值是否相等。 如果值不相等，則條件成立。 (A != B) 結果為true
> 檢查左運算元的值是否大於右運算元的值。 如果是，則條件成立。 (A > B) 結果為false
< 檢查左運算元的值是否小於右運算元的值。 如果是，則條件成立。 (A < B)結果為true
>= 檢查左運算元的值是否大於等於右運算元的值。 如果是，則條件成立。 (A >= B) 結果為false
<= 檢查左運算元的值是否小於等於右運算元的值。 如果是，則條件成立。 (A <= B)結果為true

建立一個原始碼檔案：relational_operators.c，如下程式碼 - 

#include <stdio.h>

main() {

   int a = 21;
   int b = 10;
   int c ;

   if( a == b ) {
      printf("Line 1 - a is equal to b\n" );
   }
   else {
      printf("Line 1 - a is not equal to b\n" );
   }

   if ( a < b ) {
      printf("Line 2 - a is less than b\n" );
   }
   else {
      printf("Line 2 - a is not less than b\n" );
   }

   if ( a > b ) {
      printf("Line 3 - a is greater than b\n" );
   }
   else {
      printf("Line 3 - a is not greater than b\n" );
   }

   /* Lets change value of a and b */
   a = 5;
   b = 20;

   if ( a <= b ) {
      printf("Line 4 - a is either less than or equal to  b\n" );
   }

   if ( b >= a ) {
      printf("Line 5 - b is either greater than  or equal to b\n" );
   }
}

執行上面範例程式碼，得到以下結果 - 

Line 1 - a is not equal to b
Line 2 - a is not less than b
Line 3 - a is greater than b
Line 4 - a is either less than or equal to  b
Line 5 - b is either greater than  or equal to b
請按任意鍵繼續. . .

3.邏輯運算子

下表顯示了C語言支援的所有邏輯運算子。 假設變數A=1，變數B=0，則 -

運算子 描述 範例
&& 邏輯與運算子。 如果兩個運算元都不為零，則條件成立。 (A && B)結果為false
稱為邏輯或運算子。如果兩個運算元中的任何一個非零，則條件成立。 (A B)結果為true
! 稱為邏輯非運算子，它用於反轉其運算元的邏輯狀態。如果條件為真，則邏輯NOT運算子將使其結果為false。

範例：建立一個原始檔：logical_operators.c，程式碼如下 - 

#include <stdio.h>

main() {

   int a = 5;
   int b = 20;
   int c ;

   if ( a && b ) {
      printf("Line 1 - Condition is true\n" );
   }

   if ( a || b ) {
      printf("Line 2 - Condition is true\n" );
   }

   /* lets change the value of  a and b */
   a = 0;
   b = 10;

   if ( a && b ) {
      printf("Line 3 - Condition is true\n" );
   }
   else {
      printf("Line 3 - Condition is not true\n" );
   }

   if ( !(a && b) ) {
      printf("Line 4 - Condition is true\n" );
   }

}

執行上面程式碼，得到以下結果 - 

Line 1 - Condition is true
Line 2 - Condition is true
Line 3 - Condition is not true
Line 4 - Condition is true

4.按位元運算子

按位元運算子對位進行操作，並執行逐位運算。 ＆，|和^的真值表如下 -

p q p & q p/q p ^ q
0 0 0 0 0
0 1 0 1 1
1 1 1 1 0
1 0 0 1 1

假設A = 60，B = 13，二進位制格式如下：

A = 0011 1100

B = 0000 1101

-----------------

A&B = 0000 1100

A|B = 0011 1101

A^B = 0011 0001

~A = 1100 0011

下表列出了C語言支援的按位元運算子。假設變數A=60，變數B=13，則 -

運算子 描述 範例
& 如果二進位制AND運算子存在於兩個運算元中，則二進位制AND運算子將對結果複製一位。 (A&B)= 12，即0000 1100
二進位制OR運算子如果存在於任一運算元中，則複製一位。 (A B) = 61, 即 0011 1101
^ 二進位制XOR操作符複製該位，如果它設定在一個運算元中，而不是兩者。 (A ^ B) = 49, 即, 0011 0001
~ 二進位制二補數運算子是一元的，具有「翻轉」位的作用。 (~A)= -61，即 1100 0011的二補數形式。
<< 二進位制左移操作符，左運算元值左移由右運算元指定的位數。 A << 2 = 240 即, 1111 0000
>> 二進位制右移操作符，左運算元值被右運算元指定的位移動。 A >> 2 = 15 即,0000 1111

範例： 建立一個原始碼檔案：bitwise_operators.c，程式碼如下所示 - 

#include <stdio.h>

main() {

   unsigned int a = 60;    /* 60 = 0011 1100 */  
   unsigned int b = 13;    /* 13 = 0000 1101 */
   int c = 0;           

   c = a & b;       /* 12 = 0000 1100 */ 
   printf("Line 1 - Value of c is %d\n", c );

   c = a | b;       /* 61 = 0011 1101 */
   printf("Line 2 - Value of c is %d\n", c );

   c = a ^ b;       /* 49 = 0011 0001 */
   printf("Line 3 - Value of c is %d\n", c );

   c = ~a;          /*-61 = 1100 0011 */
   printf("Line 4 - Value of c is %d\n", c );

   c = a << 2;     /* 240 = 1111 0000 */
   printf("Line 5 - Value of c is %d\n", c );

   c = a >> 2;     /* 15 = 0000 1111 */
   printf("Line 6 - Value of c is %d\n", c );
}

執行上面程式碼，得到以下結果 - 

Line 1 - Value of c is 12
Line 2 - Value of c is 61
Line 3 - Value of c is 49
Line 4 - Value of c is -61
Line 5 - Value of c is 240
Line 6 - Value of c is 15
請按任意鍵繼續. . .

5.賦值運算子

下表列出了C語言支援的賦值運算子 -

運算子 描述 範例
= 簡單賦值運算子，將右側運算元的值分配給左側運算元 C = A + B，將A + B的值分配給C
+= 相加與賦值運算子。它將右運算元新增到左運算元，並將結果分配給左運算元。 C + = A等價於C = C + A
-= 相減與賦值運算子。它從左運算元中減去右運算元，並將結果分配給左運算元。 C -= A等價於 C = C - A
*= 乘以與賦值運算子。它將右運算元與左運算元相乘，並將結果分配給左運算元。 C * = A等價於C = C * A
/= 除以與賦值運算子。它將左運算元與右運算元分開，並將結果分配給左運算元。 C /= A等價於C = C / A
%= 模數與賦值運算子。它需要使用兩個運算元的模數，並將結果分配給左運算元。 C %= A等價於C = C % A
<<= 左移與賦值運算子 C <<= 2等價於C = C << 2
>>= 右移與賦值運算子 C >> = 2等價於C = C >> 2
&= 按位元與賦值運算子 C &= 2等價於C = C & 2
^= 按位元互斥或運算子和賦值運算子。 C ^= 2等價於C = C ^ 2
按位元包含OR和賦值運算子。

範例： 建立一個原始檔：assignment_operators.c ，其程式碼如下 - 

#include <stdio.h>

void main() {

   int a = 21;
   int c ;

   c =  a;
   printf("Line 1 - =  Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c +=  a;
   printf("Line 2 - += Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c -=  a;
   printf("Line 3 - -= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c *=  a;
   printf("Line 4 - *= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c /=  a;
   printf("Line 5 - /= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c  = 200;
   c %=  a;
   printf("Line 6 - %= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c <<=  2;
   printf("Line 7 - <<= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c >>=  2;
   printf("Line 8 - >>= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c &=  2;
   printf("Line 9 - &= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c ^=  2;
   printf("Line 10 - ^= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

   c |=  2;
   printf("Line 11 - |= Operator Example, Value of c = %d\n", c );

}

執行上面程式碼，得到以下結果 - 

Line 1 - =  Operator Example, Value of c = 21
Line 2 - += Operator Example, Value of c = 42
Line 3 - -= Operator Example, Value of c = 21
Line 4 - *= Operator Example, Value of c = 441
Line 5 - /= Operator Example, Value of c = 21
Line 6 - = Operator Example, Value of c = 11
Line 7 - <<= Operator Example, Value of c = 44
Line 8 - >>= Operator Example, Value of c = 11
Line 9 - &= Operator Example, Value of c = 2
Line 10 - ^= Operator Example, Value of c = 0
Line 11 - |= Operator Example, Value of c = 2
請按任意鍵繼續. . .

6.其他操作符：sizeof和三元運算子

除了上面討論的運算子，還有一些其他重要的運算子，包括sizeof和? ：也被C語言所支援。

運算子 描述 範例
sizeof() 返回變數的大小 sizeof(a)，其中a為整數，將返回4。
& 返回變數的地址 &a; 返回變數的實際地址。
* 指向變數的指標 *a;
? : 條件表示式 如果條件是真的？ 那麼返回值X：否則返回Y

範例： 建立一個原始檔：sizeof_operator.c ，其程式碼如下 -

#include <stdio.h>

void main() {

    int a = 4;
    short b;
    double c;
    int* ptr;

    /* example of sizeof operator */
    printf("Line 1 - Size of variable a = %d\n", sizeof(a));
    printf("Line 2 - Size of variable b = %d\n", sizeof(b));
    printf("Line 3 - Size of variable c= %d\n", sizeof(c));

    /* example of & and * operators */
    ptr = &a;    /* 'ptr' now contains the address of 'a'*/
    printf("value of a is  %d\n", a);
    printf("*ptr is %d.\n", *ptr);

    /* example of ternary operator */
    a = 10;
    b = (a == 1) ? 20 : 30;
    printf("Value of b is %d\n", b);

    b = (a == 10) ? 20 : 30;
    printf("Value of b is %d\n", b);
}

執行上面程式碼，得到以下結果 - 

Line 1 - Size of variable a = 4
Line 2 - Size of variable b = 2
Line 3 - Size of variable c= 8
value of a is  4
*ptr is 4.
Value of b is 30
Value of b is 20
請按任意鍵繼續. . .

7.運算子優先順序

運算子優先順序決定表示式中術語的分組，並決定如何評估計算表示式。 某些運算子的優先順序高於其他運營商; 例如，乘法運算子的優先順序高於加法運算子，則先要執行乘法運算子的運算。

讓我們通過下面的例子了解優先順序：

int value = 10 + 20 * 10;

value變數計算結果為：210，因為*(乘法運算子)的優先順序比+(加法運算子)高，所以在+(加法運算子)之前進行求值。

C語言運算子的優先順序和關聯性如下：

分類 運算子 關聯性
字尾 () [] -> . ++ - - 左到右
一元 + - ! ~ ++ - - (type)* & sizeof 右到左
乘法 * / % 左到右
加法 + - 左到右
位移 << >> 左到右
關係 < <= > >= 左到右
等於 == != 左到右
按位元與 & 左到右
位互斥或 ^ 左到右
按位元或 / 左到右
邏輯與 && 左到右
邏輯或 // 左到右
條件 ?: 右到左
賦值 = += -= *= /= %=>>= <<= &= ^= /= 右到左
逗號 , 左到右

範例： 建立一個原始檔：operators_precedence.c ，其程式碼如下 -

#include <stdio.h>

void main() {

    int a = 20;
    int b = 10;
    int c = 15;
    int d = 5;
    int e;

    e = (a + b) * c / d;      // ( 30 * 15 ) / 5
    printf("Value of (a + b) * c / d is : %d\n", e);

    e = ((a + b) * c) / d;    // (30 * 15 ) / 5
    printf("Value of ((a + b) * c) / d is  : %d\n", e);

    e = (a + b) * (c / d);   // (30) * (15/5)
    printf("Value of (a + b) * (c / d) is  : %d\n", e);

    e = a + (b * c) / d;     //  20 + (150/5)
    printf("Value of a + (b * c) / d is  : %d\n", e);

    return 0;
}

執行上面程式碼，得到以下結果 - 

Value of (a + b) * c / d is : 90
Value of ((a + b) * c) / d is  : 90
Value of (a + b) * (c / d) is  : 90
Value of a + (b * c) / d is  : 50
請按任意鍵繼續. . .