运算符、表达式和语句
第一节：运算符
运算符是C语言中用于执行特定操作的符号，比如加法、比较等。运算符作用于一个或多个操作数（数据值），产生结果。在这里，我们需要强调一个关键术语：数据对象（data object），它指的是内存中存储数据的实体，如变量或数组元素，这些是运算符操作的基本目标。
C语言的运算符按功能分类，主要包括：
- 算术运算符
- 关系运算符
- 逻辑运算符
- 位运算符
- 赋值运算符
- 其他运算符（如条件运算符、sizeof等）
1.1 算术运算符
这些用于基本的数学计算。假设我们有两个整数变量a = 10，b = 3。
| 运算符 | 描述 | 示例 | 结果 |
|---|---|---|---|
| + | 加法 | a + b | 13 |
| - | 减法 | a - b | 7 |
| * | 乘法 | a * b | 30 |
| / | 除法 | a / b | 3 |
| % | 取模（余数） | a % b | 1 |
注意事项：
- 对于整数，除法会丢弃小数部分（例如10/3=3）。
- 如果操作数是浮点数（如double），结果会保留小数。
- 优先级：*、/、%高于+、-。括号()可以改变优先级。
示例代码：
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 10, b = 3;
printf("a + b = %d\n", a + b); // 输出: 13
printf("a / b = %d\n", a / b); // 输出: 3
return 0;
}
1.2 关系运算符
用于比较两个值，返回真(1)或假(0)。
| 运算符 | 描述 | 示例 | 结果（假设a=10, b=3） |
|---|---|---|---|
| == | 等于 | a == b | 0 |
| != | 不等于 | a != b | 1 |
| > | 大于 | a > b | 1 |
| < | 小于 | a < b | 0 |
| >= | 大于等于 | a >= b | 1 |
| <= | 小于等于 | a <= b | 0 |
注意：不要把赋值(=)和等于(==)混淆！
示例：
if (a > b) {
printf("a 大于 b\n");
}
1.3 逻辑运算符
用于组合多个条件，返回真或假。
| 运算符 | 描述 | 示例（假设x=1, y=0） | 结果 |
|---|---|---|---|
| && | 逻辑与（AND） | x && y | 0 |
| || | 逻辑或（OR） | x || y | 1 |
| ! | 逻辑非（NOT） | !x | 0 |
短路求值：&&只在左边真时检查右边；||只在左边假时检查右边。这能避免不必要的计算或错误。
示例：
if (a > 0 && b > 0) {
printf("两者都正\n");
}
1.4 位运算符
操作二进制位，适合底层编程。
| 运算符 | 描述 | 示例（a=5:0101, b=3:0011） | 结果（二进制） |
|---|---|---|---|
| & | 按位与 | a & b | 0001 (1) |
| | | 按位或 | a | b | 0111 (7) |
| ^ | 按位异或 | a ^ b | 0110 (6) |
| ~ | 按位取反 | ~a | 1010... (负数，取决于系统) |
| << | 左移 | a << 1 | 1010 (10) |
| >> | 右移 | a >> 1 | 0010 (2) |
示例：左移相当于乘2，右移相当于除2（对于正数）。
1.5 赋值运算符
用于给变量赋值。在赋值运算符中，我们需要强调左值（lvalue）和右值（rvalue）的概念。左值是指可以出现在赋值运算符左侧的表达式，它表示一个可修改的内存位置（如变量名），而右值是指出现在右侧的表达式，它是一个临时值或常量，不能被修改。例如，在a = b + 1;中，a是左值，b + 1是右值。
| 运算符 | 描述 | 示例 | 等价于 |
|---|---|---|---|
| = | 简单赋值 | a = b | - |
| += | 加后赋值 | a += b | a = a + b |
| -= | 减后赋值 | a -= b | a = a - b |
| *= | 乘后赋值 | a *= b | a = a * b |
| /= | 除后赋值 | a /= b | a = a / b |
| %= | 模后赋值 | a %= b | a = a % b |
还有位运算赋值如 &=, |= 等。
1.6 其他运算符
-
条件运算符（三元）：条件 ? 值1 : 值2。如果条件真，返回值1，否则值2。 示例：max = (a > b) ? a : b;
-
sizeof：返回类型或变量的大小（字节）。 示例：sizeof(int); // 通常4
-
逗号运算符：, 用于顺序执行表达式，返回最后一个。 示例：a = (b=3, b+2); // a=5
-
自增/自减：++ 和 --。
- 前置：++a 先加后用。
- 后置：a++ 先用后加。
优先级总结：从高到低：( ) > ++/-- > * / % > + / - > << / >> > && / || > 赋值
第二节：表达式
表达式是运算符和操作数的组合，计算出一个值。每个表达式都有类型和值。在表达式中，操作数通常是数据对象，如变量或常量。表达式也可以分类为左值或右值：如果表达式表示一个可修改的位置（如数组元素），它是左值；否则，它是右值（如字面量或计算结果）。
2.1 表达式类型
- 常量表达式：如 5 + 3 = 8。
- 变量表达式：如 a + b。
- 函数调用：如 printf("hello") 返回值。
2.2 求值顺序
C语言不保证表达式中函数调用的顺序（除了逻辑运算符的短路）。小心副作用（如++）。
2.3 类型转换
在表达式中，当不同类型的数据参与运算时，会发生类型转换，以确保兼容性。类型转换分为两种：
-
隐式转换（自动转换）：由编译器自动进行。通常，低精度类型向高精度类型转换（称为类型提升），如int转为double。规则包括：
- 整数提升：char/short转为int。
- 浮点数：int转为float或double。
- 在算术运算中，两个操作数会转换为共同类型（通常更高的类型）。
-
显式转换（强制转换）：使用(类型)表达式手动转换，可能丢失精度。 示例：(int)3.14 结果为3。
注意事项：
- 隐式转换可能导致意外结果，如整数除法丢失小数。
- 在赋值时，右值会转换为左值的类型。
- 避免不必要的转换以防精度丢失或溢出。
示例：
int x = 10;
double y = 3.5;
double z = x + y; // x 隐式转为 double，结果13.5
int w = (int)y; // 显式转为 int，结果3
2.4 常见错误
- 忘记括号导致优先级错。
- 整数溢出（值太大超出类型范围）。
第三节：语句
语句是程序的基本执行单位，以;结束。语句执行动作。
3.1 表达式语句
任何表达式加;就是语句。通常用于赋值或调用。 示例：a = 5; printf("hi");
3.2 复合语句（块）
用{}包围多个语句，视为一个语句。用于if、循环等。 示例：
{
int x = 1;
x++;
}
3.3 控制语句
虽然本章焦点是基础语句，但简单介绍条件和循环（详细在下一章）。
- if语句：if (条件) 语句; else 语句;
- switch：多分支选择。
- 循环：while (条件) 语句; do 语句 while(条件); for(初始化;条件;更新) 语句;
示例：简单if
if (a > b) {
printf("a大");
} else {
printf("b大");
}
3.4 空语句和标签语句
- 空语句：只是;。小心使用。
- 标签：用于goto（不推荐用goto）。
注意：语句必须在函数内执行。
总结与进阶
这一章我们从运算符入手，构建表达式，再到语句，形成C程序的基本框架。记住：多练习代码，调试错误是最好的老师。
进阶阅读：运算符重载（C++才有）、高级表达式优化。