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  • C语言学习及应用笔记之一:C运算符优先级及使用问题

      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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