C用运算符（operator）表示算术运算。例如， 运算符使在它两侧的值加在一起。如果你觉得术语“运算符”很奇怪，那么请记住东西总得有个名称。与其叫“那些东西”或“运算处理符”，还不如叫“运算符”。现在，我们介绍一下用于基本算术运算的运算符：=、 、-、*和/（C没有指数运算符。不过，C的标准数学库提供了一个pow()函数用于指数运算。例如，pow(3.5, 2.2)返回3.5的2.2次幂）。
5.2.1 赋值运算符：=在C语言中，=并不意味着“相等”，而是一个赋值运算符。下面的赋值表达式语句：
bmw = 2002;
把值2002赋给变量bmw。也就是说，=号左侧是一个变量名，右侧是赋给该变量的值。符号=被称为赋值运算符。另外，上面的语句不读作“bmw等于2002”，而读作“把值2002赋给变量bmw”。赋值行为从右往左进行。
也许变量名和变量值的区别看上去微乎其微，但是，考虑下面这条常用的语句：
i = i 1;
对数学而言，这完全行不通。如果给一个有限的数加上1，它不可能“等于”原来的数。但是，在计算机赋值表达式语句中，这很合理。该语句的意思是：找出变量i的值，把该值加1，然后把新值赋值变量i（见图5.1）。
图5.1 语句i = i 1;
在C语言中，类似这样的语句没有意义（实际上是无效的）：
2002 = bmw;
因为在这种情况下，2002被称为右值（rvalue），只能是字面常量，不能给常量赋值，常量本身就是它的值。因此，在编写代码时要记住，=号左侧的项必须是一个变量名。实际上，赋值运算符左侧必须引用一个存储位置。最简单的方法就是使用变量名。不过，后面章节还会介绍“指针”，可用于指向一个存储位置。概括地说，C使用可修改的左值（modifiable lvalue）标记那些可赋值的实体。也许“可修改的左值”不太好懂，我们再来看一些定义。
几个术语：数据对象、左值、右值和运算符赋值表达式语句的目的是把值存储到内存位置上。用于存储值的数据存储区域统称为数据对象（data object）。C标准只有在提到这个概念时才会用到对象这个术语。使用变量名是标识对象的一种方法。除此之外，还有其他方法，但是要在后面的章节中才学到。例如，可以指定数组的元素、结构的成员，或者使用指针表达式（指针中存储的是它所指向对象的地址）。左值（lvalue）是C语言的术语，用于标识特定数据对象的名称或表达式。因此，对象指的是实际的数据存储，而左值是用于标识或定位存储位置的标签。
对于早期的C语言，提到左值意味着：
1．它指定一个对象，可以引用内存中的地址；
2．它可用在赋值运算符的左侧，左值（lvalue）中的l源自left。
但是后来，标准中新增了const限定符。用const创建的变量不可修改。因此，const标识符满足上面的第1项，但是不满足第2项。一方面C继续把标识对象的表达式定义为左值，一方面某些左值却不能放在赋值运算符的左侧。
为此，C标准新增了一个术语：可修改的左值（modifiable lvalue），用于标识可修改的对象。所以，赋值运算符的左侧应该是可修改的左值。当前标准建议，使用术语对象定位值（object locator value）更好。
右值（rvalue）指的是能赋值给可修改左值的量，且本身不是左值。例如，考虑下面的语句：
bmw = 2002;
这里，bmw是可修改的左值，2002是右值。读者也许猜到了，右值中的r源自right。右值可以是常量、变量或其他可求值的表达式（如，函数调用）。实际上，当前标准在描述这一概念时使用的是表达式的值（value of an expression），而不是右值。
我们看几个简单的示例：
int ex;
int why;
int zee;
const int TWO = 2;
why = 42;
zee = why;
ex = TWO * (why zee);
这里，ex、why和zee都是可修改的左值（或对象定位值），它们可用于赋值运算符的左侧和右侧。TWO是不可改变的左值，它只能用于赋值运算符的右侧（在该例中，TWO被初始化为2，这里的=运算符表示初始化而不是赋值，因此并未违反规则）。同时，42是右值，它不能引用某指定内存位置。另外，why和zee是可修改的左值，表达式(why zee)是右值，该表达式不能表示特定内存位置，而且也不能给它赋值。它只是程序计算的一个临时值，在计算完毕后便会被丢弃。
在学习名称时，被称为“项”（如，赋值运算符左侧的项）的就是运算对象（operand）。运算对象是运算符操作的对象。例如，可以把“吃汉堡”描述为：“吃”（运算符）操作“汉堡”（运算对象）。类似地可以说，=运算符的左侧运算对象应该是可修改的左值。
C的基本赋值运算符有些与众不同，请看程序清单5.3。
程序清单5.3 golf.c程序
/* golf.c -- 高尔夫锦标赛记分卡 */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int jane, tarzan, cheeta;
cheeta = tarzan = jane = 68;
printf(" cheeta tarzan jane\n");
printf("First round score M ? ?\n", cheeta, tarzan, jane);
return 0;
}
许多其他语言都会回避该程序中的三重赋值，但是C完全没问题。赋值的顺序是从右往左：首先把68赋给jane，然后再赋给tarzan，最后赋给cheeta。因此，程序的输出如下：
cheeta tarzan jane
First round score 68 68 685.2.2 加法运算符：
加法运算符（addition operator）用于加法运算，使其两侧的值相加。例如，语句：
printf("%d", 4 20);
打印的是24，而不是表达式
4 20
相加的值（运算对象）可以是变量，也可以是常量。因此，执行下面的语句：
income = salary bribes;
计算机会查看加法运算符右侧的两个变量，把它们相加，然后把和赋给变量income。
在此提醒读者注意，income、salary和bribes都是可修改的左值。因为每个变量都标识了一个可被赋值的数据对象。但是，表达式salary bribes是一个右值。
5.2.3 减法运算符：-减法运算符（subtraction operator）用于减法运算，使其左侧的数减去右侧的数。例如，下面的语句把200.0赋给takehome：
takehome = 224.00 – 24.00;
和-运算符都被称为二元运算符（binary operator），即这些运算符需要两个运算对象才能完成操作。
5.2.4 符号运算符：-和减号还可用于标明或改变一个值的代数符号。例如，执行下面的语句后，smokey的值为12：
rocky = –12;
smokey = –rocky;
以这种方式使用的负号被称为一元运算符（unary operator）。一元运算符只需要一个运算对象（见图5.2）。
图5.2 一元和二元运算符
C90标准新增了一元 运算符，它不会改变运算对象的值或符号，只能这样使用：
dozen = 12;
编译器不会报错。但是在以前，这样做是不允许的。
5.2.5 乘法运算符：*符号*表示乘法。下面的语句用2.54乘以inch，并将结果赋给cm：
cm = 2.54 * inch;
C没有平方函数，如果要打印一个平方表，怎么办？如程序清单5.4所示，可以使用乘法来计算平方。
程序清单5.4 squares.c程序
/* squares.c -- 计算1～20的平方 */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int num = 1;
while (num < 21)
{
printf("M m\n", num, num * num);
num = num 1;
}
return 0;
}
该程序打印数字1～20及其平方。接下来，我们再看一个更有趣的例子。
1．指数增长读者可能听过这样一个故事，一位强大的统治者想奖励做出突出贡献的学者。他问这位学者想要什么，学者指着棋盘说，在第1个方格里放1粒小麦、第2个方格里放2粒小麦、第3个方格里放4粒小麦，第4个方格里放8粒小麦，以此类推。这位统治者不熟悉数学，很惊讶学者竟然提出如此谦虚的要求。因为他原本准备奖励给学者一大笔财产。如果程序清单5.5运行的结果正确，这显然是跟统治者开了一个玩笑。程序计算出每个方格应放多少小麦，并计算了总数。可能大多数人对小麦的产量不熟悉，该程序以谷粒数为单位，把计算的小麦总数与粗略估计的世界小麦年产量进行了比较。
程序清单5.5 wheat.c程序
/* wheat.c -- 指数增长 */
#include <stdio.h>
#define SQUARES 64 // 棋盘中的方格数
int main(void)
{
const double CROP = 2E16; // 世界小麦年产谷粒数
double current, total;
int count = 1;
printf("square grains total ");
printf("fraction of \n");
printf(" added grains ");
printf("world total\n");
total = current = 1.0; /* 从1颗谷粒开始 */
printf("M .2e .2e .2e\n", count, current,
total, total / CROP);
while (count < SQUARES)
{
count = count 1;
current = 2.0 * current; /* 下一个方格谷粒翻倍 */
total = total current; /* 更新总数 */
printf("M .2e .2e .2e\n", count, current,
total, total / CROP);
}
printf("That's all.\n");
return 0;
}
程序的输出结果如下：
square grains total fraction of
added grains world total
1 1.00e 00 1.00e 00 5.00e-17
2 2.00e 00 3.00e 00 1.50e-16
3 4.00e 00 7.00e 00 3.50e-16
4 8.00e 00 1.50e 01 7.50e-16
5 1.60e 01 3.10e 01 1.55e-15
6 3.20e 01 6.30e 01 3.15e-15
7 6.40e 01 1.27e 02 6.35e-15
8 1.28e 02 2.55e 02 1.27e-14
9 2.56e 02 5.11e 02 2.55e-14
10 5.12e 02 1.02e 03 5.12e-14
10个方格以后，该学者得到的小麦仅超过了1000粒。但是，看看55个方格的小麦数是多少：
55 1.80e 16 3.60e 16 1.80e 00
总量已超过了世界年产量！不妨自己动手运行该程序，看看第64个方格有多少小麦。
这个程序示例演示了指数增长的现象。世界人口增长和我们使用的能源都遵循相同的模式。
5.2.6 除法运算符：/C使用符号/来表示除法。/左侧的值是被除数，右侧的值是除数。例如，下面four的值是4.0：
four = 12.0/3.0;
整数除法和浮点数除法不同。浮点数除法的结果是浮点数，而整数除法的结果是整数。整数是没有小数部分的数。这使得5除以3很让人头痛，因为实际结果有小数部分。在C语言中，整数除法结果的小数部分被丢弃，这一过程被称为截断（truncation）。
运行程序清单5.6中的程序，看看截断的情况，体会整数除法和浮点数除法的区别。
程序清单5.6 divide.c程序
/* divide.c -- 演示除法 */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("integer division: 5/4 is %d \n", 5 / 4);
printf("integer division: 6/3 is %d \n", 6 / 3);
printf("integer division: 7/4 is %d \n", 7 / 4);
printf("floating division: 7./4. is %1.2f \n", 7. / 4.);
printf("mixed division: 7./4 is %1.2f \n", 7. / 4);
return 0;
}
程序清单5.6中包含一个“混合类型”的示例，即浮点值除以整型值。C相对其他一些语言而言，在类型管理上比较宽容。尽管如此，一般情况下还是要避免使用混合类型。该程序的输出如下：
integer division: 5/4 is 1
integer division: 6/3 is 2
integer division: 7/4 is 1
floating division: 7./4. is 1.75
mixed division: 7./4 is 1.75
注意，整数除法会截断计算结果的小数部分（丢弃整个小数部分），不会四舍五入结果。混合整数和浮点数计算的结果是浮点数。实际上，计算机不能真正用浮点数除以整数，编译器会把两个运算对象转换成相同的类型。本例中，在进行除法运算前，整数会被转换成浮点数。
C99标准以前，C语言给语言的实现者留有一些空间，让他们来决定如何进行负数的整数除法。一种方法是，舍入过程采用小于或等于浮点数的最大整数。当然，对于3.8而言，处理后的3符合这一描述。但是-3.8会怎样？该方法建议四舍五入为-4，因为-4小于-3.8。但是，另一种舍入方法是直接丢弃小数部分。这种方法被称为“趋零截断”，即把-3.8转换成-3。在C99以前，不同的实现采用不同的方法。但是C99规定使用趋零截断。所以，应把-3.8转换成-3。
5.2.7 运算符优先级考虑下面的代码：
butter = 25.0 60.0 * n / SCALE;
这条语句中有加法、乘法和除法运算。先算哪一个？是25.0加上60.0，然后把计算的和85.0乘以n，再把结果除以SCALE？还是60.0乘以n，然后把计算的结果加上25.0，最后再把结果除以SCALE？还是其他运算顺序？假设n是6.0，SCALE是2.0，带入语句中计算会发现，第1种顺序得到的结果是255，第2种顺序得到的结果是192.5。C程序一定是采用了其他的运算顺序，因为程序运行该语句后，butter的值是205.0。
显然，执行各种操作的顺序很重要。C语言对此有明确的规定，通过运算符优先级来解决操作顺序的问题。每个运算符都有自己的优先级。正如普通的算术运算那样，乘法和除法的优先级比加法和减法高，所以先执行乘法和除法。如果两个运算符的优先级相同怎么办？如果它们处理同一个运算对象，则根据它们在语句中出现的顺序来执行。对大多数运算符而言，这种情况都是按从左到右的顺序进行（=运算符除外）。因此，语句：
butter = 25.0 60.0 * n / SCALE;
的运算顺序是：
60.0 * n 首先计算表达式中的*或/（假设n的值是6，所以60.0*n得360.0）
360.0 / SCALE 然后计算表达式中第2个*或/
25.0 180 最后计算表达式里第1个 或-，结果为205.0（假设SCALE的值是2.0）
许多人喜欢用表达式树（expression tree）来表示求值的顺序，如图5.3所示。该图演示了如何从最初的表达式逐步简化为一个值。
图5.3 用表达式树演示运算符、运算对象和求值顺序
如何让加法运算在除法运算之前执行？可以这样做：
flour = (25.0 60.0 * n) / SCALE;
最先执行圆括号中的部分。圆括号内部按正常的规则执行。该例中，先执行乘法运算，再执行加法运算。执行完圆括号内的表达式后，用运算结果除以SCALE。
表5.1总结了到目前为止学过的运算符优先级。
表5.1 运算符优先级（从高至低）
注意正号（加号）和负号（减号）的两种不同用法。结合律栏列出了运算符如何与运算对象结合。例如，一元负号与它右侧的量相结合，在除法中用除号左侧的运算对象除以右侧的运算对象。
5.2.8 优先级和求值顺序运算符优先级为表达式中的求值顺序提供重要的依据，但是并没有规定所有的顺序。C给语言的实现者留出选择的余地。考虑下面的语句：
y = 6 * 12 5 * 20;
当运算符共享一个运算对象时，优先级决定了求值顺序。例如上面的语句中，12是*和 运算符的运算对象。根据运算符的优先级，乘法的优先级比加法高，所以先进行乘法运算。类似地，先对5进行乘法运算而不是加法运算。简而言之，先进行两个乘法运算6 * 12和5 * 20，再进行加法运算。但是，优先级并未规定到底先进行哪一个乘法。C语言把主动权留给语言的实现者，根据不同的硬件来决定先计算前者还是后者。可能在一种硬件上采用某种方案效率更高，而在另一种硬件上采用另一种方案效率更高。无论采用哪种方案，表达式都会简化为72 100，所以这并不影响最终的结果。但是，读者可能会根据乘法从左往右的结合律，认为应该先执行 运算符左边的乘法。结合律只适用于共享同一运算对象的运算符。例如，在表达式12 / 3 * 2中，/和*运算符的优先级相同，共享运算对象3。因此，从左往右的结合律在这种情况起作用。表达式简化为4 * 2，即8（如果从右往左计算，会得到12/6，即2，这种情况下计算的先后顺序会影响最终的计算结果）。在该例中，两个*运算符并没有共享同一个运算对象，因此从左往右的结合律不适用于这种情况。
学以致用接下来，我们在更复杂的示例中使用以上规则，请看程序清单5.7。
程序清单5.7 rules.c程序
/* rules.c -- 优先级测试 */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int top, score;
top = score = -(2 5) * 6 (4 3 * (2 3));
printf("top = %d, score = %d\n", top, score);
return 0;
}
该程序会打印什么值？先根据代码推测一下，再运行程序或阅读下面的分析来检查你的答案。
首先，圆括号的优先级最高。先计算-(2 5) * 6中的圆括号部分，还是先计算(4 3 * (2 3))中的圆括号部分取决于具体的实现。圆括号的最高优先级意味着，在子表达式-(2 5) * 6中，先计算(2 5)的值，得7。然后，把一元负号应用在7上，得-7。现在，表达式是：
top = score = -7 * 6 (4 3 * (2 3))
下一步，计算2 3的值。表达式变成：
top = score = -7 * 6 (4 3 * 5)
接下来，因为圆括号中的*比 优先级高，所以表达式变成：
top = score = -7 * 6 (4 15)
然后，表达式为：
top = score = -7 * 6 19
-7乘以6后，得到下面的表达式：
top = score = -42 19
然后进行加法运算，得到：
top = score = -23
现在，-23被赋值给score，最终top的值也是-23。记住，=运算符的结合律是从右往左。
本文摘自《C Primer Plus（第6版）中文版》
[美] 史蒂芬·普拉达（Stephen Prata） 著，姜佑 译
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