#C 语言的基本运算

运算就是用值来做各种变化的游戏，例如 1 + 1 得到 2，其中 + 是加法的运算符。

#赋值运算符

C 语言使用 = 作为赋值运算符，用于修改变量的值，而非数学中的“等于”。

实例：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int x = 10;             // 定义变量 x
    printf("%d\n", x);

    x = 233;                // 修改变量的值
    printf("%d\n", x);

    return 0;
}

运行结果：

10
233

#算术运算符

算术运算符用于进行算术运算。

示例：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%d + %d = %d\n", 10, 3, 10 + 3);
    printf("%d - %d = %d\n", 10, 3, 10 - 3);
    printf("%d * %d = %d\n", 10, 3, 10 * 3);
    printf("%d / %d = %d\n", 10, 3, 10 / 3);            // 10 除以 3 得 3 余数 1，整型运算结果取整，因此结果为 3
    printf("%d %% %d = %d\n", 10, 3, 10 % 3);           // 10 除以 3 得 3 余数 1，因此结果为 1
    printf("%f / %f = %f\n", 10.0, 3.0, 10.0 / 3.0);    // 10.0 除以 3.0 得 3.333333
    printf("%f / %d = %f\n", 10.0, 3, 10.0 / 3);        // double 与 int 进行运算，int 隐式转换为 double，得 3.333333

    return 0;
}

• 10 / 3 是 int 除以 int，结果取整得 3
• 10.0 / 3.0 是 double 除以 double，结果是 3.33333
• 10.0 / 3 是 double 除以 int，int 隐式转换为 double，实际进行 double 除以 double 的运算

运行结果：

10 + 3 = 13
10 - 3 = 7
10 * 3 = 30
10 / 3 = 3
10 % 3 = 1
10.000000 / 3.000000 = 3.333333
10.000000 / 3 = 3.333333

#正负号

#比较运算符

比较运算符用于比较两个值的关系，结果为 true（真） 或 false（假）。

#逻辑运算符

逻辑运算符用于逻辑运算。

true 为 1， false 为 0，并且所有非零的值均视为 true；参考 布尔类型。

在 C23 标准之前需要包含 stdbool.h 头文件才能直接使用 bool 类型以及 true 和 false；
否则，只能使用 int 类型以及 1 和 0 代替。

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main(void)
{
    // true 和 false 的值是 1 和 0
    printf("true = %d\n", true);
    printf("false = %d\n", false);

    // 逻辑非
    printf("!true = %d\n", !true);
    printf("!false = %d\n", !false);

    // 逻辑与
    printf("true && true = %d\n", true && true);
    printf("true && false = %d\n", true && false);
    printf("false && true = %d\n", false && true);
    printf("false && false = %d\n", false && false);

    // 逻辑或
    printf("true || true = %d\n", true || true);
    printf("true || false = %d\n", true || false);
    printf("false || true = %d\n", false || true);
    printf("false || false = %d\n", false || false);

    // 非零值均视为 true
    printf("!10 = %d\n", !10);
    printf("10 && 10 = %d\n", 10 && 10);
    printf("10 && 0 = %d\n", 10 && 0);
    printf("10 || 0 = %d\n", 10 || 0);

    return 0;
}

运行结果：

true = 1
false = 0
!true = 0
!false = 1
true && true = 1
true && false = 0
false && true = 0
false && false = 0
true || true = 1
true || false = 1
false || true = 1
false || false = 0
!10 = 0
10 && 10 = 1
10 && 0 = 0
10 || 0 = 1

逻辑运算中存在一个名为短路原则（Short-circuit evaluation）的特性——在逻辑运算中，如果前面的部分运算已经能够确定整个运算的结果，就不再计算后面的表达式。

• 对于 A && B，如果 A 为 false，则无论 B 是什么，整个表达式的结果都必定是 false，因此不会计算 B。
• 对于 A || B，如果 A 为 true，则无论 B 是什么，整个表达式的结果都必定是 true，因此不会计算 B。

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main(void)
{
    int x = 10;
    false && (x = 1);       // x = 1 不会被执行
    true || (x = 2);        // x = 2 不会被执行
    printf("x 的值是 %d\n", x);

    return 0;
}

运行结果：

x 的值是 10

#位运算符

位运算符用于二进制位运算。

C 语言标准并不支持二进制字面量，表格中示例的二进制写法仅作用演示。

示例：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("%#x & %#x = %#x\n", 0xfff0, 0x0fff, 0xfff0 & 0x0fff);
    printf("%#x | %#x = %#x\n", 0xfff0, 0x0fff, 0xfff0 | 0x0fff);
    printf("%#x ^ %#x = %#x\n", 0xfff0, 0x0fff, 0xfff0 ^ 0x0fff);
    printf("%#x << %d = %#x\n", 0xfff0, 4, 0xfff0 << 4);
    printf("%#x >> %d = %#x\n", 0xfff0, 4, 0xfff0 >> 4);
    printf("~%#x = %#x\n", 0xfff0, ~0xfff0);

    return 0;
}

运行结果：

0xfff0 & 0xfff = 0xff0
0xfff0 | 0xfff = 0xffff
0xfff0 ^ 0xfff = 0xf00f
0xfff0 << 4 = 0xfff00
0xfff0 >> 4 = 0xfff
~0xfff0 = 0xffff000f

#复合赋值运算符

复合赋值运算符是一种将运算和赋值合并的简化写法，它将变量的值进行计算后再赋值给该变量。例如 x += 1 相当于 x = x + 1。

示例：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int x = 10;

    x += 2;                 // x = x + 2   ->   12
    printf("%d\n", x);
    
    x -= 3;                 // x = x - 3   ->   9
    printf("%d\n", x);

    x *= 4;                 // x = x * 4   ->   36
    printf("%d\n", x);

    x /= 5;                 // x = x / 2   ->   7
    printf("%d\n", x);

    return 0;
}

运行结果：

12
9
36
7

#自增与自减

示例：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int x = 10;
    printf("%d\n", x++);    // x = x + 1，返回 x 加一之前的值，因此打印 10
    printf("%d\n", x);      // x 的值是 11

    int y = 10;
    printf("%d\n", ++y);    // y = y + 1，返回 x 加一之后的值，因此打印 11
    printf("%d\n", y);      // y 的值是 11

    return 0;
}

运行结果：

10
11
11
11

#运算符优先级

运算符存在优先级，和数学一样先乘除，后加减。例如 结果为 。
括号为最高优先级，可以使用括号改变计算顺序。例如 结果为 。

下表为优先级列表，优先级由高到低：

参考：C Operator Precedence。