数据和操作是构成程序的两个要素。第2章介绍了如何描述数据,本章主要介绍C语
言程序中对数据的基本操作,即对数据的运算及输入输出。
3.1 运算符和表达式概述
运算(即操作)是对数据的加工,被运算的对象———数据称为运算量或操作数。一个表
达式包含一个或多个操作,操作的对象称为操作数,而操作本身是通过运算符(也称操作符)
体现的。例如a、a-b、k=1等都是表达式。一个表达式完成一个或多个运算,最终得到一
个结果。其表现形式多种多样,最简单的表达式是只含一个常量或一个变量,即只含一个操
作数而不含运算符。
C语言提供有多种运算符,可以构成多种表达式,主要有算术表达式、赋值表达式、关系
表达式、逻辑表达式、条件表达式和逗号表达式。C语言运算符按其功能分为算术运算符、
赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符、逗号运算符、位运算符等。运算符按其参加运算的操
作数的个数分为一目运算符、二目运算符和三目运算符。
本章主要学习下面7种运算符及其构成的表达式。
. 算术运算符:加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、求余(或称模运算,%)、自增(++)、
自减(--)共7种。
. 赋值运算符:分为简单赋值(=)和复合赋值运算两大类。复合赋值运算又分为复合算
术赋值(+=,-=,*=,/=,%=)和复合位运算赋值(&=,|=,^ =,>>=,
<<=)两类共10种。
. 关系运算符:大于(>)、小于(<)、等于(==)、大于或等于(>=)、小于或等于
(<=)和不等于(!=)6种。
. 逻辑运算符:与(&&)、或(‖)、非(!)。
. 条件运算符:这是一个三目运算符,用于条件求值(?:)。
. 逗号运算符:用于把若干表达式组合成一个表达式(,)。
. 位操作运算符:参与运算的量,按二进制位进行运算。包括位与(&)、位或(|)、位
非(~)、位异或(^)、左移(<<)、右移(>>)6种。
3.2 算术运算符和算术表达式
算术运算符和算术表达式跟以前接触过的算术运算类似,本节主要介绍算术运算符和
第3章 数据的运算与输入输出 33
算术表达式。
3.2.1 算术运算符
1.基本算术运算符
C语言算术运算符分为一目运算符和二目运算符。一目运算符是对单个变量进行操作
的运算符,常见的一目运算符有正号运算符(+)、负号运算符(-)、自增运算符(++)和自
减运算符(--)。二目运算符就是在运算中有两个变量或常量的运算符,常见的二目运算
符有加法(+)、减法(-)、乘法(*)、除法(/)和求余(%),这5种二目算符也是C语言基本
算术算符。
说明:
(1)对于加法(+)、减法(-)和乘法(*)运算的操作,可以是整型或实型的常量、变量,
其运算规则与一般的数学运算规则相同。
(2)对于除法(/)运算,其操作数可以是整型或实型的常量、变量。当x/y中如果两个
操作数中有一个是实型,运算结果为实型;若两个操作数都是整型,运算结果为整型(舍去小
数部分)。如:5/2.0=2.5000000,5/2=2。
(3)对于求余%运算,用于计算两个数相除后得到的余数,当被除数可以被除数整除
时,余数为零。适用于求余运算的两个操作数必须为整型,不能对实型的常量和变量进行求
余运算。如:5%2=1,6%2=0,7%4=3。
【例3-1】 将华氏温度换算成摄氏温度。
思路分析:华氏温度(F)与摄氏温度(C)的换算公式为C=5/9×(F-32)。如果按照
整型数计算,公式中5/9计算结果为零,所以该公式中常量和变量应当定义为实型变量,将
5/9写成5.0/9.0进行计算以保证数值换算的准确性。
1 #include<stdio.h>
2 int main()
3 {
4 float F=48.0, C;
5 C=5.0/9.0*(F-32.0);
6 printf("与之相匹配的摄氏温度为: %.2f\n",C);
7 return 0;
8 }
程序运行结果:
与之相匹配的摄氏温度为: 8.89
注意:本例中,由于需要确保运算结果的准确性,所以将变量F 和C 定义为浮点数
float。通过printf函数中的格式控制字符将输出结果保留小数点后两位(四舍五入)(关于
printf函数和格式控制字符在本章后面章节会进行介绍)。
2.自增、自减运算符
自增“++”、自减“--”运算符的作用是使变量的值增1或减1,自增或自减运算符都
C语言程序设计(第34 2版)
可以放在变量的前面或后面,其一般用法如下:
++k 或--k /*在使用k 之前,先将k 的值加(减)1*/
k++或k-- /*在使用k 之后,再将k 的值加(减)1*/
其中k是一个整型变量。把运算符放在操作数之前,称为前置运算符,前置运算符是对
变量的值先增加1或减去1,然后参与其他运算,即先改变变量的值后使用;把运算符放在
操作数之后,称为后置运算符,后置运算符则是让变量先参与其他运算,然后对变量值增加
1或减去1,即先使用后改变。
说明:
(1)自增运算符(++)、自减运算符(--)只能用于变量,不能用于常量或表达式,如
3++或(a+b)++都是不合法的。因为3是常量,常量的值不能改变。(a+b)++也是不
合法的。即使假设a+b的自增实现,那么得到的值将没有地方存放。
(2)++和--运算符的结合方向是“自右向左”。如-k++,k的左面是负号运算
符,右面是自增运算符,由于负号运算符和自增运算符同优先级,而结合方向为“自右至左”
(右结合性),即它相当于-(k++)。如果k的原值等于3,执行printf("%d",-k++)
时,先取出k的值使用,输出-k的值-3,然后使k自增为4。注意k++是先用k的原值
进行运算后,再对k加1,不要认为先加完1后再加负号,输出-4,这是不对的。
【例3-2】 自增、自减运算符前置、后置形式的差异程序示例。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int k,x,y;
5 k=10;
6 x=k++;y=++k;
7 printf("k=%d,x=%d,y=%d\n",k,x,y);
8 k=10;
9 x=--k;y=k--;
10 printf("k=%d,x=%d,y=%d\n",k,x,y);
11 return 0;
12 }
程序运行结果:
k=12,x=10,y=12
k=8,x=9,y=9
注意:k++是“先使用,后增值”。所谓“先使用”是指在表达式中按k的原值进行运算
得到表达式的结果,然后才使k加1。语句“x=k++;”等价于“x=k;k=k+1;”两个语句。
而++k是“先增值,后使用”。所谓“先增值”是指先使k加1,在表达式中按k改变后的值
进行运算得到表达式的结果。语句“y=++k;”等价于“k=k+1;y=k;”两个语句。同理
可分析语句“x=--k”和语句“x=k--;”。
3.算术运算符的优先级及结合方向
(1)二目运算符:乘(*)、除(/)、求余(%)的优先级相同,高于加(+)、减(-),结合方
第3章 数据的运算与输入输出 35
向为“自左至右”,即先左后右。
(2)一目运算符:负(-)、自增(++)、自减(--)的优先级相同,高于二目运算符加
(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、求余(%),结合方向为“自右至左”,即先右后左。
3.2.2 算术表达式
用算术运算符和括号将运算对象(常量、变量和函数等)连接起来的、符合C语言语法
规则的式子,称为算术表达式,例如,3+a*b/2-1+c。
如何求解这个算术表达式的值? 在C语言中规定,对表达式求值时,按运算符的优先
级别,先进行一目运算符计算,再进行二目运算符计算;从运算符优先级上看,从高到低进行
运算,先乘除、后加减。因此,在上面的表达式中,应先计算a*b/2,然后再进行加法运算和
减法运算。由于表达式a*b/2的运算符号优先级别相同,因此按运算符的结合方向进行运
算。算术运算符的结合方向全部都是“自左至右”的,即先左后右,这样a*b/2就应先算
a*b再和2相除。
根据算术运算符的优先顺序和结合方向,上式运算过程为:先计算a*b的值,再计算
a*b/2的值,然后从左到右依次计算。
【例3-3】 程序示例。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int a=3,b=8,c=2,d;
5 d=3+a*b/2-1+c;
6 printf("d=%d\n",d);
7 return 0;
8 }
程序运行结果:
d=16
3.3 赋值运算符和赋值表达式
本节主要介绍赋值运算符和赋值表达式。C语言采用赋值运算的方式改变变量的值,
或者说为变量赋值。
3.3.1 赋值运算符
1.赋值运算符
赋值号(=)就是赋值运算符。赋值运算符的基本形式是将右边表达式的值直接赋给左
边的变量,赋值号左边是单个的变量,右边是表达式,如:a=3,c=a+b和r=x%y。复合
赋值运算符的形式有+=,-=,*=,/=和%=五类。这些符合赋值形式代表先将两个变
量进行相应的计算,然后再将计算结果赋给赋值运算符左边的变量,如a+=3,表示a=a+
C语言程序设计(第36 2版)
3,b*=4,表示b=b*4。
2.赋值运算符的优先级及结合方向
赋值运算符(包括下面将要讲的复合赋值运算符)的优先级低于算术运算符的优先级,
结合方向是“从右至左”进行运算。
3.3.2 赋值表达式
由赋值运算符将一个变量和一个表达式连接起来的式子称为赋值表达式。它的一般形
式为:
<变量><赋值运算符><表达式>
例如:
a=5
是一个赋值表达式。对赋值表达式的求解过程是:先计算赋值运算符右侧的“表达式”的
值,再将该值赋给左侧的变量,赋值表达式的值就是被赋值的变量的值。
在赋值表达式的一般形式中,表达式仍可以是一个赋值表达式,也就是说,赋值表达式
是可以嵌套的。例如:
x=(y=8)
括号内的表达式也是一个赋值表达式。其运算过程为:先把常量8赋给变量y,赋值表
达式y=8的值为8,再将这个表达式的值赋给变量x,因此运算结果x和y的值都是8,整
个赋值表达式的值也是8。
C语言规定,赋值运算的结合方向是“自右至左”,即整个计算过程从右至左进行。因此
表达式x=(y=8)中的括号可以省略,写成x=y=8。在计算的过程中“从右至左”先将8赋
值给y,然后y的值再赋给x。
下面再看几个赋值表达式的例子:
a=b=c=5; /*整个表达式的值为5,a,b,c 的值也为5*/
a=5+(c=6); /*整个表达式的值为11,a 的值也为11,c 的值为6*/
x=(y=4)/(z=3); /*整个表达式的值为整数1,x 的值为1,y 值为4,z 的值为3*/
a=5+c=6; /*这个表达式不合法,因为赋值表达式左值应该为单个变量*/
在C语言中有一个术语“左值”,它标识程序中占用存储单元的实体,其原意是可以出
现在赋值号的左侧,如变量名就是一个“左值”,它的值是可以改变的。例如,上面例子中的
最后一个赋值表达式,表达式“5+c”不是“左值”,所以不能出现在赋值号的左侧。另外,a=
3+5,a是变量名,它的值是可以改变的,它是“左值”,赋值运算符右侧的表达式“3+5”不能
作为“左值”,写成下面这样是错误的:3+5=a。并不是所有的数据对象都能作为“左值”
的,变量名、数组元素名、指针指向的单元可以作为“左值”,能出现在赋值运算符的左侧。
3.3.3 复合的赋值运算符
赋值运算符有基本赋值运算符和复合赋值运算符两种形式。在C语言中,可以在赋值
第3章 数据的运算与输入输出 37
运算符之前加上其他运算符,构成复合的赋值运算符,包括复合算术赋值运算符(+=,
-=,*=,/=,%=)和复合位运算赋值运算符(&=,|=,^ =,>>=,<<=)。本节主
要介绍复合算术赋值运算符。
例如:
x+=3; 等价于 x=x+3;
y*=y+z; 等价于 y=y*(y+z);
x%=3; 等价于 x=x%3;
如果赋值运算符的右边是包含若干项的表达式,则相当于它有括号。如:
y*=y+z
正确的含义是y=y*(y+z)(不要错写成y=y*y+z)。
C语言规定,复合的赋值运算符的结合方向也是“自右至左”,即从右至左进行运算。
例如:
a+=a-=a*a;
这是一个赋值表达式。如果a的初值为12,此赋值表达式的求解步骤如下:
(1)先从右面进行“a-=a*a”的运算,它相当于a=a-a*a=12-144=-132;
(2)然后进行“a+=-132”的运算,相当于a=a+(-132)=-132-132=-264。
3.4 关系运算符和关系表达式
本节主要介绍关系运算符和关系表达式。
3.4.1 关系运算符
1.关系运算符的种类
关系运算符用来对两个操作数进行大小或相等比较的运算,其运算结果是“真”或“假”。
由于C语言中没有逻辑类型数据,所以通常以非零表示“真”,零表示“假”。C语言提供了6
种关系运算符。
. <(小于);
. <=(小于或等于);
. >(大于);
. >=(大于或等于);
. ==(等于);
. !=(不等于)。
2.关系运算符的优先级及结合方向
(1)前4种关系运算符(<、<=、>、>=)的优先级别相同,后两种(==和!=)的优
先级别相同。前4种高于后两种。
C语言程序设计(第38 2版)
图3-1 运算符的优先级1
(2)关系运算符的优先级低于算术运算符。
(3)关系运算符的优先级高于赋值运算符。
(4)结合方向为自左至右,即同级关系运算自左至右算。
以上的关系如图3-1所示。
3.4.2 关系表达式
用关系运算符将两个表达式(可以是算术表达式、关系表达式、逻辑表达式、赋值表达
式)连接起来的式子,称为关系表达式。
例如:
a>b,a+b>b+c,(a=3)>(b=5),'a'<'b',(a>b)>(b>c)
关系表达式的值是逻辑值“真”或“假”。C语言中没有专门的逻辑数据类型,在求解关
系表达式的值时,以1代表“真”,以0代表“假”。当关系表达式成立时,表达式的值为1,否
则,表达式的值为0,如关系表达式“5==3”的值为0,“5>=0”的值为1。
例如,若有变量定义:inta=3,b=2,c=1,d,f;,则下列关系表达式:
a>b 其值为“真”,表达式的值为1。
(a>b)==c 其值为“真”(因为a>b 的值为1,等于c 的值),表达式的值为1。
b+c<a 其值为“假”(因为b+c 为3,不小于a),表达式的值为0。
d=a>b d 的值为1,因为关系运算优先级高于赋值运算。从右往左是先进行关系运算a> b,为
真,表达式值为1,再进行赋值运算,将1 赋给d。
f=a>b>c f 的值为0,因为关系运算优先级高于赋值运算,先进行关系运算a> b> c。因为“>”运
算符是自左至右的结合方向,先执行“a> b”得值为1,再执行关系运算“1> c”,表达式
a>b>c 的值为0。最后,通过赋值运算将0 赋给f。
3.5 逻辑运算符和逻辑表达式
本节主要介绍逻辑运算符和逻辑表达式。
3.5.1 逻辑运算符
1.逻辑运算符
C语言提供三种逻辑运算符:
. &&(逻辑与);
. ‖(逻辑或);
. !(逻辑非)。
其中,&& 和‖是二目运算符,它要求有两个操作数,而“!”是一目运算符,只要求有一
个操作数。例如:
a&&b的运算结果为:当a和b均为“真”时,其结果为“真”,否则为“假”。
a‖b的运算结果为:当a和b之一为“真”时,其结果为“真”,只有二者均为“假”时,其
结果才为“假”。
第3章 数据的运算与输入输出 39
!a的运算结果为:当a为假时,其结果为“真”,否则为“假”。
逻辑运算的值可由表3-1表示的逻辑运算的“真值表”来判断。它表示a和b的值为不
同组合时,各种逻辑运算的计算结果。
表3-1 逻辑运算的真值表
a b !a !b a&&b a‖b
真真假假真真
真假假真假真
假真真假假真
假假真真假假
2.逻辑运算符的优先级及结合方向
在一个逻辑表达式中如果包含多个逻辑运算符,如:
!a&&b||x>y&&c
按以下的优先级排序:
图3-2 运算符的优先级2
(1)!(非)→&&(与)→‖(或),即“!”为三者中最高的。
(2)逻辑运算符中的&& 和‖的优先级低于关系运算
符,由于“!”是一目运算符,所以其优先级高于基本算术运算
符,见图3-2。
(3)&&、‖的结合方向为自左至右,即同级逻辑运算自左
至右算,!(非)的结合方向为自右至左。例如,a=1,b=!!a,则
从右往左执行两次“非”运算后,b的值为1。
3.5.2 逻辑表达式
逻辑表达式是通过逻辑运算符将关系表达式或逻辑量连接起来所构成的表达式。逻辑
表达式的值应该是“真”或“假”。C语言中没有逻辑型数据“真”和“假”,以数值1代表逻辑
“真”,以0代表逻辑“假”,来表示逻辑运算的结果。但在判断一个变量值或常量的逻辑值
时,以0代表逻辑“假”,以非0代表“真”,即将一个非0的数值视为“真”。例如:若有a=4,
则a在逻辑上为真,逻辑值为1;非a,即!a在逻辑上为假,逻辑值为0。若a=4,b=5,由于a
和b数值均非0,则两个变量的逻辑值均为1,表达式a&&b的逻辑值为“真”,值为1。逻辑
运算符两侧的运算对象可以是任何类型的数据,即是字符型、实型或指针型等,系统最终以
非0和0来判定它们属于“真”或“假”。
例如:
'c'&&'d'
其值为1。由于字符c和字符d对应的ASCII值分别为99和100,进行逻辑“与”运算
后,表达式的逻辑值为“真”(查询字符的ASCII码值可以看书后附录A)。
注意:在逻辑表达式的求解中,并不是所有的逻辑运算符都被执行,只是在必须执行下
C语言程序设计(第40 2版)
一个逻辑运算符才能求出表达式的解时,才执行该逻辑运算符。这种现象我们称为逻辑运
算中的“短路”现象。
1.“与”运算中的“短路”现象
对于逻辑表达式:
(表达式1)&&(表达式2)
根据自左至右的运算规则,首先计算表达式1的值,若该值为“真”,必须接着计算表达
式2的值,才能最后确定整个表达式的值;若表达式1的值为“假”,则已经能够确定整个表
达式的值必定为“假”,不再计算表达式2的值,这就是“与”运算中的“短路”现象,即无须全
部完成“与”运算中所有表达式的计算就可以获得逻辑表达式的值。
例如,a的值为3,b的值为4,在进行以下逻辑运算后a的值为4,b的值不变仍为4。
(a++==4)&&(b++==5)
计算过程是:首先,判断a的值是否等于4,由于自增运算符后置,所以表达式a++==4
等价于判断a是否为4。因为a的初始值为3,判断a==4结果为“假”,即表达式“a++==
4”的值为0。根据“与”运算的规则,整个逻辑表达式的值必定为0,所以系统不再对逻辑运
算符&& 右边的表达式,即b++==5,进行计算。因此,变量a加1后值为4,右边的表
达式因“短路”未进行运算,所以b没有自增,值仍为4。
2.“或”运算中的“短路”现象
对于逻辑表达式:
(表达式1)||(表达式2)
根据自左至右的运算规则,首先计算表达式1的值,若该值为“假”,必须计算出表达式
2的值,才能最后确定整个表达式的值;若表达式1的值为“真”,根据“或”运算规则,可以确
定整个逻辑表达式的值也为1,不再计算表达式2的值,这就是“或”运算中的“短路”现象。
例如,a的值为4,b的值为4,在进行以下逻辑运算后a的值为5,b的值不变仍为4。
(a++==4)||(b++==5)
计算过程是:首先判断a的值是否等于4,将判断结果作为表达式“a++==4”的值,
然后a再自加1。由于a值为4,判断结果为“真”,即表达式“a++==4”的值为1。根据
“或”运算规则,整个逻辑表达式的值必定为1,系统不再计算表达式(b++==5)。因此,
变量a自加1后值为5,b因“短路”未进行自加运算,所以值仍为4。
3.6 条件运算符和条件表达式
条件运算的主要作用是依据指定的条件,在两个表达式中选择一个表达式进行计算。
条件表达式由条件运算符连接构成。条件运算符是C语言提供的一个唯一的三目运算符,
由两个运算符号“?”和“:”组成。条件表达式的一般形式为:
第3章 数据的运算与输入输出 41
表达式1?表达式2: 表达式3
条件运算符的求解顺序:当表达式1的值为非零时,求解表达式2的值,此时表达式2
的值就是整个条件表达式的值;当表达式1的值为零时,求解表达式3的值,此时整个表达
式的值是表达式3的值。
例如:
c=(c>='A'&&c<='Z')?(c+32):c;
如果c是大写字母,则将c的ASCII值增加32,转换成相应的小写字母赋给c;否则,将
保持c的值不变。
说明:
(1)条件表达式可以嵌套,即一个条件表达式又可以与另一个条件表达式组成一个新
的表达式。如:条件表达式a>b?a:c>d?c:d。在对这种嵌套表示的条件表达式进行计算
时,如果没有括号将嵌套的部分括起来,条件运算符的结合方向是自右至左,相当于计算
a>b?a:(c>d?c:d)。运算顺序为:若a>b 则整个表达式的值为a,否则,再计算表达式
c>d?c:d的值,整个表达式的值为表达式c>d?c:d的值。
(2)条件运算符的优先级仅高于赋值运算符和逗号运算符,比其他的运算符都低。
例如:
y=x>=0? x:-x;
先进行条件运算,求出x的绝对值,再进行赋值运算,将x的绝对值赋给y。
【例3-4】 求变量a、b的绝对值的较大者。
1 #include<stdio.h>
2 int main()
3 {
4 int na,nb,a,b,max;
5 a=-8;
6 b=6;
7 max=(na=a>=0?a:-a)>(nb=b>=0?b:-b)?na:nb;
8 printf(“%d\n”,max);
9 return 0;
10 }
程序运行结果:
8
【例3-5】 有一个五位整数a,若a的百位数大于5,使变量k的值为1,否则使变量k的
值为0。
思路分析:要得到整数a的百位数字,可以先求得a/100的商,再对所得的商进行求余
操作,即a/100%10,最后通过条件表达式判断百位数是否大于5。
1 #include<stdio.h>
2 int main()
C语言程序设计(第42 2版)
3 {
4 int a,k;
5 a=12300;
6 k=a/100%10>5?1:0;
7 printf(“k=%d\n”,k);
8 return 0;
9 }
程序运行结果:
k=0
3.7 逗号运算符和逗号表达式
C语言中逗号也是一种运算符,用逗号将若干表达式连接起来就构成逗号表达式。逗
号表达式的一般形式为:
表达式1,表达式2,表达式3,…,表达式n
逗号表达式的求解过程是:先计算表达式1的值,再计算表达式2的值……一直计算
到表达式n的值。整个逗号表达式的值是最后一个表达式n 的值。
例如:
i=4,j=6,k=8; /*整个逗号表达式的值是8*/
x=8*2,x*4; /*先计算x=8*2,x 被赋值为16,整个表达式的值是x*4 为64*/
说明:
(1)逗号表达式可以嵌套,即一个逗号表达式又可以与另一个表达式组成一个新的表
达式。如:(x=8*2,x*4),x*2,先计算表达式1,即被嵌套的逗号表达式x=8*2,x*
4,通过计算被嵌套逗号表达式中的第一个表达式x=8*2,x被赋值为16,被嵌套的逗号表
达式值为x*4为64,然后计算表达式2,x*2为32。根据逗号表达式的计算规则,整个逗
号表达式的值是32,x的值是16。
(2)程序中并不是所有的逗号都要看成逗号运算符。如:printf("%d,%d,%d",x,y,
z);中的逗号是作为分隔符用的,而不是逗号运算符。
(3)逗号运算符的另一个用法是为了在一行代码语句中书写更多的内容。例如:
int i=4,j=6,k=8;
x=y=0,z=1;
(4)逗号运算符的优先级在所有运算符中级别最低。
(5)在计算过程中,注意需要求解的是整个逗号表达式的值,还是某一个变量的值。
例如:
int i, a;
i=(a=2*3, a*4), a+6;
逗号表达式从左到右进行计算,表达式i=(a=2*3,a*4)中嵌套了逗号表达式a=
第3章 数据的运算与输入输出 43
2*3,a*4,计算得到变量a的值为6,被嵌套的逗号表达式的值为a*4=24,通过i=(a=
2*3,a*4)的赋值,变量i的值为24,而整个逗号表达式的值为表达式a+6的值,即6+
6=12。
3.8 位运算符和位运算表达式
字节是计算机内存的最小可存取单位。尽管如此,有时需要处理的数据对象可能更小,
例如,需要处理二进制位。在一个二进制位中,可以存储二进制值0或1,在一个字节中,有
8个二进制位。提供对位的操作是C语言突出的特点之一。由位运算符构成的表达式就是
位运算表达式。表3-2所列出的是C语言所支持的位运算符。
表3-2 位运算符
运算符含 义运算符含 义
& 按位与 ~ 取反
| 按位或 << 左移
^ 按位异或>> 右移
3.8.1 按位取反运算符(~)
按位“取反”的一般形式为:
~a
其中,a为整型或字符型数据,可以转换成二进制数。
运算规则:~是一目运算符,用来对一个二进制数按位取反。即将0变1,1变0。
例如:将八进制数25取反:~025
运算过程:
(~)00010101
11101010
即~025=11101010。
3.8.2 按位“与”、按位“或”、按位“异或”运算
本节主要介绍按位“与”、按位“或”、按位“异或”运算符的构成及其运算规则。
1.按位“与”运算符(&)
按位与的一般形式为:
a&b
其中a、b均为整型或字符型数据。
运算规则:参加运算的两个数据,每一位二进制数(包括符号位)进行“与”运算。如果
两个对应位的二进位都为1,则该位的结果值为1,否则为0。即:0&0=0,0&1=0,1&0=
C语言程序设计(第44 2版)
0,1&1=1。
例如,将十进制数3与十进制数5进行按位与运算:3&5。
运算过程:
00000011
(&)00000101
00000001
即3&5=1。
2.按位“或”运算符(|)
按位“或”的一般形式为:
a|b
其中,a、b均为整型或字符型数据,可以转换成二进制数。
运算规则:参加运算的两个数据,每一位二进制数(包括符号位)进行“或”运算。如果
对应的二进制位只要有一个为1,该位的结果值就为1。即:0|0=0,0|1=1,1|0=1,
1|1=1。
例如:将八进制数60与八进制17进行按位或运算:060|017。
运算过程:
00110000
(|)00001111
00111111
即060|017=00111111。
3.按位“异或”运算符(^)
按位“异或”的一般形式为:
a^b
其中a、b均为整型或字符型数据,可以转换成二进制数。
运算规则:每一位二进制数(包括符号位)均参与运算。若对应的二进制位同为1或同
为0,则结果为0。对应的二进制位值不同时,结果为1。即:0^0=0,0^1=1,1^0=1,
1^1=0。
例如:将八进制数71与八进制52进行按位异或运算:071^052。
运算过程:
00111001
(^)00101010
00010011
即071^052=023。
3.8.3 移位运算
下面主要介绍移位运算符的构成及其运算规则。
第3章 数据的运算与输入输出 45
1.左移运算符(<<)
左移运算的一般形式为:
a<<b
其中,a、b均为整型或字符型数据,a是被左移的对象,b为左移的位数。
运算规则:用来将数的各二进制位全部左移若干位。
例如:将a左移2位
a=a<<2
将a的二进制位全部左移2 位,右补0。若a=15,即二进制数00001111,左移两位得
00111100,即结果为十进制数60。左移一个二进制位,相当于乘以2操作。左移n 个二进制
位,相当于乘以2n 操作。
左移运算有溢出问题。整数的最高位是符号位,当左移一位,若符号不变,则相当于乘
以2操作,但当符号位变化时,就会溢出。例如:
char a=127, x;
x=a<<2;
运算后x的值为11111100,表示的十进制数是-4,此时即发生了溢出。溢出后,变量所表
示的数必须根据它在内存中的存储形式进行判断。
2.右移运算符(>>)
右移运算的一般形式为:
a>>b
其中,a、b均为整型或字符型数据,a是被右移的对象,b为右移的位数。
运算规则:用来将数的各二进制位全部右移若干位。
例如:将a右移2位
a=a>>2
将a的二进制位全部右移2位,移出的低n 位舍弃。若a是有符号的整型数,高位补符号
位,即若符号位为0,则补0,若符号位为1,则补1。若a是无符号的整型数,则高位补0。
例如:
char a=-4, b=4, x, y;
x=a >>2;
y=b >>2;
a: 1111 1100 -->x: 1111 1111
b: 0000 0100 -->y: 0000 0001
x的值是-1,y的值是1。右移1位相当于该数除以2。
3.8.4 位运算符的优先级及结合方向
位运算符的优先级及结合方向为:
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(1)位运算符(～,<<,>>,&,^,|)的优先级由高到低依次为:~→<< ,>>→
&→^→|,~运算符的结合方向自右至左,其他的结合方向自左至右。
(2)按位取反运算符(~)是一目运算符,优先级与!(非)、++、--、-(负)相同。左
移运算符(<<)、右移运算符(>>)的优先级相同,优先级低于算术运算符,高于关系运算
符。按位“与”、按位“或”、按“位异”运算符的优先级低于关系运算符,高于逻辑运算符。
注意:
(1)当不同长度的数值进行位运算时,右端对齐,左端补0。
(2)如果参加位运算的是负数,则以补码形式按位进行位运算。
3.9 数据类型的转换
C语言允许整型、实型和字符型数据进行混合运算。不同类型的数据进行混合运算时
要考虑以下问题:
. 运算符的优先级。
. 运算符的结合方向。
. 数据类型转换。
在计算一个合法的C语言表达式时,先要将表达式中不同类型的数据转换为同一类
型,然后再进行运算。C语言数据类型转换可归纳为两种方式:自动转换和强制类型转换。
3.9.1 自动转换规则
当要对不同类型的数据进行操作或混合运算时,应首先将其转换成相同的数据类型,然
后进行操作或求值。通常情况下,转换过程是由编译程序自动进行的,类型之间的转换遵守
如下自动转换的规则。
(1)不同数据类型的数据在赋值时的类型转换规则是“就左不就右”,即将赋值运算符
右边表达式的数据转换成左边变量的数据类型,然后进行赋值。例如:
int a:
float b;
b=2/3; /*2/3 为0,将0 转化为0.0 赋给b */
a=5.0/2.0; /*5.0/2.0 的值为2.5,将2.5 转化为2 赋给a*/
图3-3 运算符的转换次序
实型数据赋给整型变量时,舍弃小数部分,将整数部分赋给整型变量,不进行四舍五入。
例如:inti=2.78,则i得到的值为2。整型数据赋给实型变
量时,数值不变,有效数字位数增加。例如:floatf=26,则f
的值为26.000000。
(2)同一表达式中各数据的类型不同,编译程序会自动
将不同数据类型转变成同一类型后再进行运算。转换规则如
图3-3所示。
图3-3中横向向左的箭头表示必定的转换,如char数据
必定先转换为整数,short型必定先转换为int型,float型数
据在运算时一律先转换成double型,以提高运算精度(即使
第3章 数据的运算与输入输出 47
是两个float型数据相加,也都先转换成double型,然后再进行相加)。
纵向的箭头表示当运算对象为不同类型时转换的方向。例如int型与double型数据进
行运算时,先将int型的数据直接转换成double型,然后在两个同类型(double型)数据间进
行运算,结果为double型。注意,竖向向上的箭头只表示数据类型级别的高低,由低向高转
换,但不代表要进行逐步转换,不要理解为int型先转换成unsigned型,再转成long型,再
转成double型。例如:已定义i为整型变量,f为float型变量,d为double型变量,e为
long型变量,则下面表达式:
10+'a'+i*f-d/e
计算机自动处理后的运算次序为:
(1)进行10+a' '的运算,先将char型a' '转换成int型97,运算结果为int型107;
(2)进行i*f的运算,先将int型i与float型f都转成double 型,运算结果为
double型;
(3)整型107与doube型i*f的积相加,先将int型数107转换成双精度数(小数点后
加若干个0,即107.000…00),结果为double型;
(4)将long型变量e化成double型,d/e结果为double型;
(5)将10+a' '+i*f的结果与+d/e的商相减,结果为double型。
上述的类型转换是由编译系统自动进行的。比较容易记忆的方式是:自动转换总是由
少字节类型转换成多字节类型。
如果希望将多字节类型转换为少字节类型就不能进行自动转换,而必须通过强制转换
来完成,需要注意的是,这样转换可能会造成数据丢失。
3.9.2 强制转换
在表达式的运算中,若要违反自动类型转换规则,则可以采用强制类型转换。强制类型
转换算符的一般形式为:
(类型)(表达式)
通过一元运算符()将“表达式”的值强制转换成为“类型”所说明的数据类型。例如
(int)6.000就是把浮点常量强制转换成整型常量,结果为6。而(int)6.832同样把浮点常量
强制转换成整型常量,结果也是6。但是需要注意的是,前面的例子中强制转换方式并没有
对数据的值产生影响;而在后一个例子中小数点后面的数据“.832”由于从浮点数转换到整
型的时候丢失了。
注意:需要进行类型转换的表达式应该用括号括起来,否则将有不同的含义。例如:
(int)(x+y) /*将x +y 的值转换成为整数*/
(int)x+y /*只将x 转换成整数,然后与y 相加*/
有时运算表达式必须借助强制类型转换运算否则不能实现目的,如%要求两侧均为整
型量,若x为float型,则“x%3”不合法,必须用“(int)x%3”。强制类型转换运算的优先级
高于%运算符的优先级,因此先进行(int)x的运算,得到一个整型的中间变量,然后再对3
求余。
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3.10 数据的输入输出
把数据从计算机内部送到计算机的外设上的操作称为“输出”。例如,将计算机运算的
结果显示在屏幕上或送到打印机上或者是送到磁盘上保存下来。相反,从计算机外部设备
将数据送入计算机内部的操作称为“输入”。
输入输出是对数据的一种重要操作。没有输出的程序是没有用的,没有输入的程序是
缺乏灵活性的,因为程序在多次运行时,用到的数据可能是不同的。在程序运行时,由用户
临时输入所需的数据,可以提高程序的通用性和灵活性。
C语言本身不像其他高级语言一样有输入和输出语句,其输入和输出是由标准的输入
输出函数完成的。在使用系统库函数时,要用预编译命令#include将有关的“头文件”包含
到用户源程序中。在头文件中包含了调用函数时所需的有关信息。在使用标准输入输出库
函数时,要用到stdio.h文件中提供的信息。因此要使用标准输入输出函数时,一般应在程
序开头有以下预编译命令:#include"stdio.h",以便把I/O 函数要使用的信息包含到用户
的源程序中。本节介绍标准I/O 函数库中常用的getchar函数、putchar函数、printf函数、
scanf函数。
3.10.1 字符数据的输入输出
下面介绍单个字符数据的输入输出函数。
1.字符输出函数putchar
putchar函数的作用是向标准输出设备(通常是显示器或打印机)输出一个字符。其一
般形式为:
putchar(c);
输出字符变量c的值,c可以是字符型变量或整型变量。在使用该函数时,应在程序前
使用预编译命令:
#include <stdio.h>
【例3-6】 输出单个字符。
思路分析:举例说明putchar的两种用法。一种是通过使用字符变量引用,逐个输出字
符;另一种是直接输出字符常量。在输出字符常量的时候,可以使用字符、转义字符和
ASCII码值三种方法表示字符常量。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 char a,b,c;
5 a='B'; b='O'; c='Y';
6 putchar(a); putchar(b); putchar(c );
7 putchar('\n');
第3章 数据的运算与输入输出 49
8 /*下面使用字符、转义字符和ASCII 码值三种方法表示字符常量*/
9 putchar('A'); putchar('\101'); putchar(65);
10 putchar('\n');
11 return 0;
12 }
程序运行结果:
BOY
AAA
2.字符数据输入函数getchar
此函数的作用是从标准输入设备(通常是键盘)输入一个字符,其一般形式为:
getchar()
该函数没有参数,函数的作用就是从输入设备得到的字符。getchar函数只能接收一个
字符,如果想输入多个字符就要多次调用getchar函数。在使用该函数时,也应在程序前使
用预编译命令:
#include <stdio.h>
【例3-7】 字符输入输出函数应用示例。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 char c;
5 c=getchar();
6 putchar(c);
7 return 0;
8 }
程序运行结果:
a<CR>(输入a,按Enter 键)
a (输出字符变量c 的值'a')
注意:getchar函数一次只能输入一个字符。
说明:上面带下画线的部分是要输入的数据,<CR>表示回车符,其他部分为程序的
输出内容,本书其他章节程序运行结果格式与本例相同。
3.10.2 格式输出函数printf
printf函数是C语言中常用的输出函数。下面介绍格式输出函数printf的几种使用方
法及格式符的构成。
1.printf函数最简单的用法
最简单的printf函数调用的一般形式为:
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printf(字符串常量);
例如:
printf("Hello world,I want to learn C program language.");
输出的结果是原样字符串:
Hello world, I want to learn C program language.
在字符串中也可以包含有转义字符,如\' n'、\' t'、\' r'等,这样可以对输出的字符串格式进
行调整。
【例3-8】 printf函数字符串中包含转义字符。
1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4 printf("The score of my classes are:\n");
5 printf("No.\tName\tScore\n");
6 printf("1\tLiPing\t495\n");
7 printf("2\tLiuHua\t465\n");
8 return 0;
9 }
程序运行结果:
The score of my classes are:
No. Name Score
1 LiPing 495
2 LiuHua 465
在上面的输出结果中,printf函数中包含'\t'(Tab制表符)和'\n'(换行)两种转义字符。
所以,每一个字符串输出后都有换行。在第二、三、四个printf函数的输出结果中,有Tab
制表符。
2.printf函数的格式化输出数据
(1)格式化输出函数printf。
格式化输出函数printf调用的一般形式为:
printf(格式控制,输出表列)
看如下语句:
printf("a=%d,b=%d",a,b);
其中,在圆括号中用双引号括起来的字符串"a=%d,b=%d"称为“格式控制字符串”;a、b
是输出表列的两个输出项。函数的功能是按照“格式控制字符串”中指定的格式,将输出项
表列中诸项一一输出到标准输出文件中(通常指显示器)。
“格式控制字符串”包括以下两种信息:
第3章 数据的运算与输入输出 51
. 为各输出项提供格式声明,由“%”和格式字符组成,如%d、%f等。格式转换声明的
作用是将要输出的数据转换为指定的格式。它总是由“%”符号开始,紧跟其后的是
格式字符。当输出项为int类型时,系统规定用d作为格式字符,其形式为%d,如上
面的例子;当输出项为float或double类型时,用f或e作为格式字符,其形式为%f
或%e,具体参照表3-3。
. 需要原样输出的字符。如以上输出语句中的“a=”“,b=”都是要原样输出的字符。
假若a,b的值分别是4和4,则以上输出语句的输出结果为:a=4,b=4。
“输出表列”是需要输出的一些数据。输出表列中的各输出项要用逗号隔开,输出项可
以是常量、变量或表达式。
格式声明的个数要与输出项的个数相同,使用的格式字符也要与输出项一一对应且类
型匹配。如:
float a=4.1415;
printf("i=%d,a=%f,a*10=%e\n",2518,a,a*10);
运行后的输出结果为:
i=2518,a=4.141500,a*10=4.141500e+01
在以上的printf格式控制字符串中,“i=”“,a=”“,a*10=”都是原样输出,而在
%d、%f、%e的位置上则输出了常量、变量及表达式的值。
(2)printf函数中常用的格式说明。
每个格式说明都必须用%开头,以一个格式字符作为结束,在此之间可以根据需要插入
“宽度说明”、左对齐符号“-”、前导零符号“0”等。
格式描述字符。允许使用的格式字符和它们的功能如表3-3所示。
表3-3 printf函数中的格式字符及其说明
格式字符说 明
c 输出一个字符
d或i 输出带符号的十进制整型数
o 以八进制无符号形式输出整型数(不带前导0)
x或X 以十六进制无符号形式输出整型数(无前导0x或0X)。若是x则输出abcdef;若是X 则输
出ABCDEF
u 按无符号的十进制形式输出整型数
f 以带小数点的形式输出单精度和双精度数
e或E 以[-]m.dddddde±xx或[-]m.ddddddE±xx的指数形式输出。d的个数由精度指定,隐含
的精度为6;若指定精度为0,则小数部分不输出
g或G 由系统决定采用%f格式还是采用%e格式,以使输出的宽度最小
s 输出字符串,直到遇到空字符\' 0',或者输出由精度指定的字符
在格式说明中,在%和上述格式字符之间可以插入表3-4所示的几种附加符号(又称修
饰符)。