C之旅运算符——优先级，结合性和求值顺序

Posted 2020-08-25

本节主要讲基本运算符的优先级，结合性和求值顺序。
先看一个表达式- (1 + 2) * 3 + (4 + 5 * (6 + 7 ))
记住你对它的运算过程，看完下面的内容之后，也许你会用不同的方式来看待这个表达式。

基本运算符 = + - * /

C中没有指数运算。
运算符操作的是操作数，操作数就是放在运算符两侧的东西。

(1) 赋值运算符 =

year = 2016; 读作将值2016赋给year，而非year等于2016。
=将2016赋给变量year，是从右到左的，即=具有右结合性。
2016 = year; 这种写法是错误的，不能给常量赋值。
那么，=的左边应该放什么样的对象？
答案是必须是一个存储位置。year是一个变量名，代表的是一个地址，这里可以存储值。
year可以被赋值，我们称这类可以被赋值的实体为可修改的左值。
右值指可以赋给可修改的左值的量，当然，右值就不必在乎可不可以修改了。

=运算符的操作数有哪些呢？

(2)加法运算符 +

+将两侧的值加到一起。
+的操作数可以是变量也可以是常量。

(3)减法运算符 –

-从它前面的数减去它后面的数。
-的操作数可以是变量也可以是常量。

(4)符号运算符 + -

先看一个表达式：
-(1990 - 2016)
第一个减号-和第二个减号-含义相同吗？
答案是不相同。
+ - 作用于两个操作数时称为二元算数运算符，当它们作用于一个操作数时，称为一元符号运算符。
-作用于一个操作数时，用于指示或改变其代数符号。
一元运算符+在C90标准才加进C中，这之前是不允许+1990这种语句的。一元运算符+不改变它的操作数的值或符号。

(5)乘法运算符 *

*将左右两个操作数相乘。
*的操作数可以是变量也可以是常量。

(6)除法运算符 /

在讲前面的运算符时，为什么一直强它们调操作数呢?因为有些运算符不能作用于某些类型，也有些运算符作用于不同的操作数结果不同。
/左边的值被右边的值除。
/作用于浮点数，结果为浮点数，如2.0/3.0的结果为0.666667（为什么不是0.666666？）
/作用于整型数，结果为整数，如2/3的结果为0，而不是0.6或0.7，因为自从C99之后，整数除法采用了趋零截尾的方式，直接截掉小数点后的数字。
2.0/3.0， 2/3结果都可知了，那么2.0/3或2/3.0的结果是什么？
先有一个这样的意识，如果算术运算符两侧操作数的类型不同，会引起类型转换。
2.0/3或2/3.0中，首先将整型值提升为浮点型，然后再做除法运算，结果为0.666667（为什么不是0.666666？）

 

既然是趋零结尾，那么C中怎么实现四舍五入呢？

可以巧妙的利用趋零结尾的方式，对正数a用(int)(a+0.5)方式，对负数a用(int)(a-0.5)的方式。

 

(7)运算符的优先级，优先级和求值顺序

下面表达式的结果是什么？运算顺序是怎样的？
- (1 + 2) * 3 + (4 + 5 * (6 + 7 ))

按照我们正常计算的思维，会先算2*3，第一个加号之前的结果为-6，然后再算后面括号里表达式的值。

 

在计算上面的表达式之前，我们先来看一个简单的表达式，来解释一些概念。
2*3+4*5
想一下，在你刚刚计算的时候，什么时候用到了优先级？
当两个运算符共享同一个操作数的时，优先级决定了求值顺序。2*3+4*5中，4为+和*共享，优先级就规定先对4进行乘法运算，这保证两个*运算在+运算之前进行，在2*3+4*5这个表达式中，优先级的作用到此为止了。

接着考虑，2*3和4*5先计算哪个？
你可能会认为是先计算2*3，理由是加法运算符+的结合性。+作为二元运算符时，结合性是从左到右，所以先计算+的左边，再计算右边。如果你这样想，就对结合性理解有误了。

什么是运算符的结合性？
我们看表达式2*3+4*5-6*7，乘法运算过后，表达式简化为6 + 20 - 42，这时应该先计算6+20，再计算26-42，因为有相同优先级的+和-共享同一操作数20，所以+发挥了结合性的作用。记住，结合性适合于共享同一操作数的运算符（注意与优先级的作用进行区分）。在2*3+4*5中，两个*不共享同一操作数，而且先进行乘法运算，简化为6+20之后，没有操作数是共享的。所以上边的想法就有误了。

先计算哪个乘法？
2*3+4*5中，到底先进行哪个乘法运算呢？答案是不确定，看具体的实现，由设计者决定。特别需要注意的是，优先级只保证乘法在加法前进行，并不确定两个乘法哪个先进行。

 

了解了上面的概念，现在我们来看表达式
- (1 + 2) * 3 + (4 + 5 * (6 + 7 ))
根据优先级，先计算圆括号里的表达式，这里面有三个圆括号()，先计算哪个呢？
可以确定的是红色括号里的表达式在绿色括号里进行，但蓝色括号和绿色括号之间谁先被运算，依赖于实现。
注意，前半部分(1+2)运算完之后是-3*3，然后第一个3和它前面的一元符号运算符结合为-3，然后再乘以3。