算术运算符、关系运算符、逻辑运算符

文章里面的所有截图和“之前所学过的内容”都是来自于翁恺的C语言视频。

之前已经学习过简单的算术运算符、关系运算符（又称比较运算符）、逻辑运算符。为了避免混淆，查阅资料总结如下。（不是完整的优先级表，随着之后的学习会逐渐补充完整）

首先应该记住的是：

• 单目运算的优先级＞其他运算＞三目运算＞赋值运算
• 一般情况下，算术运算的优先级＞关系运算＞逻辑运算＞赋值运算

1 算术运算

不需要刻意记忆，按照我们日常生活中的规律去理解即可，比如乘除的优先级比加减高，一般情况下从左到右结合。值得注意的是：

• C语言中引入了 %，表示取两整数相除的余数。
• +和-运算符分别表示正号和负号，是单目运算符，优先级很高，结合方式右结合。
• 数学中学习的远大于（＞＞）和远小于（＜＜）符号在C语言中有其他的意思，不要弄混了。

之前学习所列的图表如下：

2 关系运算

之前学习过的关系运算符的内容如下：

我们可以先写出总结如下，然后进行解释说明：

关系运算符用于构成关系表达式。关系表达式为真时值为1，为假的时候值为0。通常用关系表达式作为测试条件的语句（如while和if）。但可以使用任何表达式作为测试条件，非零为真，零为假。

1.什么是真？

while循环经常依赖于测试表达式做比较，这样的表达式被称为关系表达式（relational expression），出现在关系表达式中间的运算符叫做关系运算符（relational operator）。关系运算符常用于构造while语句和其它C语句中用到的关系表达式。这些语句都会检查关系表达式为真还是假。

那么，什么是真呢？这是一个古老的问题，所幸的是在C语言中还不算太难。

之前学习过，在C中，表达式一定有一个值，关系表达式也不例外。我们来写程序测试关系表达式为真和为假的时候的值：

#include<stdio.h>
int main()

{
    
	int true_val,false_val;
	
	true_val = (10 > 2);
	false_val = (10 == 2);
	
	printf("true = %d; false = %d\n",true_val,false_val);	
}

最后输出的结果是 true = 1; false = 0。

即，对C语言而言，表达式为真的值为1，表达式为假的值为0。

一些C程序使用下面这种的循环结构，因为１为真，所以循环会一直进行。

while(1)

{

...

}

2.其他真值

通过上面的分析，我们知道了在C语言中表达式为真的值是1，假为0。我们可以用数字1和0来作为while语句的测试表达式。

那么，是否还可以使用其他数字呢？

考虑下面的代码:

#include<stdio.h>
int main()

{
    
	int n = 3;
	
	while(n){
    
		printf("%2d is true\n",n--); 
	}
	printf("%2d is false\n",n);
	
	n = -3;
	
	while(n){
    
		printf("%2d is true\n",n++); 
	}
	printf("%2d is false\n",n);
	
	return 0;
	
	

输出的结果是：

3 is true
2 is true
1 is true
0 is false
-3 is true
-2 is true
-1 is true
0 is false

执行第一个循环的时候，n分别是3、2、1，当n等于0的时候，第1个循环结束。

执行第二个循环的时候，n分别是-3、-2、-1，当n等于0的时候，第2个循环结束。

一般而言，所有的非零的值都视为真，只有0被视为假。 不得不说，这是一个十分宽泛的概念。

换言之，只要测试条件的值为非零，就会执行while循环。这是从数值方面，而不是真假方面来看测试条件的。

许多C程序员都会很好地利用测试条件这一特性。例如，用while(goats)代替 while(goats != 0) ,因为goats 和 goats != 0 都只在goats的值为0时才为0或假。while(goats != 0)可能是初学者比较清楚的形式，但是while(goats)才是C程序员常用的形式。

3.真值带来的问题

C对真的概念约束太少会带来一些麻烦。

• 不要在本应使用==的地方使用=。一些计算机语言用相同的符号表示赋值运算符和关系相等运算符，但是这两个运算完全不同。赋值运算符把一个值赋给它左侧的变量；而关系相等运算符检查它左侧和右侧的值是否相等，不会改变左侧变量的值（如果左侧是一个变量的话）。
• 要注意使用正确的运算符。如果待比较的一个值是常量，可以把该常量放在左侧有助于编译器捕获错误。可以这样做是因为C语言不允许给常量赋值，编译器会把1赋值运算符的这种用法作为语法错误标记出来。

e.g.： 判断不能满足当c的值分别为1、3、5三个数时值是“真”，否则值是”假“的表达式。

 #include<stdio.h>
 int main()
 
 {
    
 	int c;
 	
 	scanf("%d",&c);

 	if((c == 1) || (c == 3) || (c ==5)){
    
 		printf("true\n");
	 }
	else printf("false\n");
	
	if((c = 1) || (c = 3) || (c = 5)){
    
 		printf("true\n");
	 }
	else printf("false\n");


	if((c = 0) ){
    
 		printf("true\n");
	 }
	else printf("false\n");

	
	return 0;
 

第一个if能够正确判断。

第二个则不行，因为使用的是赋值运算符，赋值表达式的值是它的左值，本段代码中未赋0值，即条件恒成立，永远输出true。

第三个则与第二个相反，赋0值时，跳过if进入else语句。

4.新的＿Bool类型

C99标准添加了_Bool类型，用于表示布尔值，即逻辑值false和true。因为C语言用值1表示true，值0表示false，所以 _Bool类型实际上也是一种整数类型。但原则上它仅占用1位存储空间，因为对0和1而言，1位的存储空间足够了。

在编程中，表示真或假的变量被称为 布尔变量（Boolean variable），所以_Bool是C语言中布尔变量的类型名。 _Bool 类型的变量只能存储1（真）或0（假）。如果把其他非零数值赋给 _Bool类型的变量，该变量会被设置为1。这反映了C语言把所有的非零值都视为真。

给布尔变量设置一个能表示真或假的变量名是一种常见的做法。

C99提供了stdbool.h头文件，该头文件让bool成为 _Bool的别名，而且还把true和false分别定义为1和0的符号常量。包含该头文件以后，写出的代码可以和C++兼容，因为C++把bool、true和false定义为关键字。

如果系统不支持_Bool类型，导致无法运行该程序，把 _Bool替换成int即可。

5.优先级和关系运算符

• 关系运算符的优先级比算术运算符低，比赋值运算符高。

• 关系运算符之间有两种不同的优先级， ==! 和 == 的优先级小于其他运算符的优先级。

• 结合方式是从左到右。

逻辑运算

1.逻辑运算

• 逻辑运算是指对逻辑量进行运算，其结果只有0或1。

• 逻辑量是关系运算或逻辑运算的结果。

2.优先级和结合方式

• 逻辑运算符优先级比关系运算符低，比赋值运算符高。

• ! 是单目运算符，优先级很高，与递增运算符结合性相同。

• &&运算符优先级比 ||高。

• 结合方式从左到右。

3.短路现象和其他注意事项

短路

• 逻辑运算是自左向右进行的，如果左边的结果已经能够决定结果了，就不会做右边的计算。这种现象称之为短路。

除了两个运算符共享一个运算对象的情况，C通常不保证先对复杂表达式中的哪部分求值。C把先计算哪部分的决定权交给编译器的设计者，以便针对特定系统测试优化。但是，短路现象是个例外。

C保证逻辑表达式的求值顺序从左到右。&&和||运算符都是序列点，所以程序在从一个运算对象执行到下一个运算对象的之前，所有的副作用都会生效。而且，C保证一旦发现某个元素让整个表达式无效，便立刻停止求值。

例如，对于 while((c = getchar()) != ' ' && c != '\n')这样的代码，第一个表达式把读取的值赋给C，后面的子表达式会用到c的值。如果没有求值顺序的保证，编译器可能在给C赋值之前先对后面的表达式求值。

又例如，对于代码 if(number != 0 && 12/number ==2)，如果number的值是0，那么第一个子表达式为假，且不再对关系表达式求值。这样避免了把0作为除数。许多语言都没有这种特性，知道number为0以后，仍然继续检查后面的条件。

测试范围

&&可用于测试范围。

所以4＜x＜6 的值恒为1，不能得出我们想要的结果。

• 另外一个常用的例子是用来确定一个字符是否为小写字符。

  if(ch >= 'a' && ch <='z')

备选拼写

C是在美国用标准美式键盘开发的语言。但是并非所有的键盘都有和美式键盘一样的符号。因此， C99增加了可代替逻辑运算符的拼写，被定义在ios64.h头文件中，如果程序中包含该头文件，便可用and代替 && 、or代替||、not代替!