C语言运算符详解：从入门到精通

C语言是一种高效、灵活的编程语言，广泛应用于系统编程、嵌入式开发和高性能计算等领域。运算符是C语言的基础组成部分，用于执行各种数学运算、逻辑判断和位操作。熟练掌握C语言的运算符及其用法，是编写高效代码的关键。

本文将全面介绍C语言的各类运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符等，并通过丰富的代码示例帮助读者深入理解其使用方法和优先级规则。

算术运算符

算术运算符用于执行基本的数学运算，如加、减、乘、除等。

运算符	描述	实例
+	把两个操作数相加	A + B 将得到 30
-	从第一个操作数中减去第二个操作数	A - B 将得到 -10
*	把两个操作数相乘	A * B 将得到 200
/	分子除以分母	B / A 将得到 2
%	取模运算符，整除后的余数	B % A 将得到 0
++	自增运算符，整数值增加 1	A++ 将得到 11
--	自减运算符，整数值减少 1	A-- 将得到 9

示例代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10, b = 3;
    
    printf("a + b = %d\n", a + b);  // 13
    printf("a - b = %d\n", a - b);  // 7
    printf("a * b = %d\n", a * b);  // 30
    printf("a / b = %d\n", a / b);  // 3（整数除法）
    printf("a %% b = %d\n", a % b); // 1
    
    int c = 5;
    printf("c++ = %d\n", c++); // 5（先使用后自增）
    printf("++c = %d\n", ++c); // 7（先自增后使用）
    
    return 0;
}

注意事项

• / 在整数运算时是整除，如 5 / 2 = 2，若需浮点数结果，应使用 5.0 / 2。

• % 只能用于整数运算。

• ++a（前缀自增）先自增再使用，a++（后缀自增）先使用再自增。

关系运算符

关系运算符用于比较两个值，返回 1（真）或 0（假）。

运算符	描述	实例
==	检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。	(A == B) 为假。
!=	检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真。	(A != B) 为真。
>	检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A > B) 为假。
<	检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A < B) 为真。
>=	检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A >= B) 为假。
<=	检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。	(A <= B) 为真。

示例代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    
    printf("x == y: %d\n", x == y);  // 0
    printf("x != y: %d\n", x != y);  // 1
    printf("x > y: %d\n", x > y);    // 0
    printf("x < y: %d\n", x < y);    // 1
    printf("x >= y: %d\n", x >= y);  // 0
    printf("x <= y: %d\n", x <= y);  // 1
    
    return 0;
}

应用场景

• 常用于 if、while 等条件判断语句。

逻辑运算符

逻辑运算符用于组合多个条件，返回 1（真）或 0（假）。

运算符	描述	实例
&&	称为逻辑与运算符。如果两个操作数都非零，则条件为真。	(A && B) 为假。
||	称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零，则条件为真。	(A || B) 为真。
!	称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态。如果条件为真则逻辑非运算符将使其为假。	!(A && B) 为真。

示例代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 1, b = 0;
    
    printf("a && b: %d\n", a && b);  // 0
    printf("a || b: %d\n", a || b);  // 1
    printf("!a: %d\n", !a);          // 0
    
    return 0;
}

短路求值

• && 如果第一个表达式为假，则不会计算第二个表达式。

• || 如果第一个表达式为真，则不会计算第二个表达式。

位运算符

位运算符直接对二进制位进行操作，适用于底层编程。

运算符	描述	实例
&	对两个操作数的每一位执行逻辑与操作，如果两个相应的位都为 1，则结果为 1，否则为 0。 按位与操作，按二进制位进行"与"运算。运算规则： 0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;	(A & B) 将得到 12，即为 0000 1100
|	对两个操作数的每一位执行逻辑或操作，如果两个相应的位都为 0，则结果为 0，否则为 1。 按位或运算符，按二进制位进行"或"运算。运算规则： 0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;	(A | B) 将得到 61，即为 0011 1101
^	对两个操作数的每一位执行逻辑异或操作，如果两个相应的位值相同，则结果为 0，否则为 1。 异或运算符，按二进制位进行"异或"运算。运算规则： 0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0;	(A ^ B) 将得到 49，即为 0011 0001
~	对操作数的每一位执行逻辑取反操作，即将每一位的 0 变为 1，1 变为 0。 取反运算符，按二进制位进行"取反"运算。运算规则： ~1=-2; ~0=-1;	(~A ) 将得到 -61，即为 1100 0011，一个有符号二进制数的补码形式。
<<	将操作数的所有位向左移动指定的位数。左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方。 二进制左移运算符。将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）。	A << 2 将得到 240，即为 1111 0000
>>	将操作数的所有位向右移动指定的位数。右移n位相当于除以 2 的 n 次方。 二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补 0，负数左补 1，右边丢弃。	A >> 2 将得到 15，即为 0000 1111

示例代码

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned int a = 5;  // 0101
    unsigned int b = 3;  // 0011
    
    printf("a & b: %u\n", a & b);  // 0001 (1)
    printf("a | b: %u\n", a | b);  // 0111 (7)
    printf("a ^ b: %u\n", a ^ b);  // 0110 (6)
    printf("~a: %u\n", ~a);        // 111...1010（取决于位数）
    printf("a << 1: %u\n", a << 1); // 1010 (10)
    printf("a >> 1: %u\n", a >> 1); // 0010 (2)
    
    return 0;
}

应用场景

• 位掩码操作（如权限控制）

• 优化计算（如 x << 1 相当于 x * 2）

赋值运算符

赋值运算符用于给变量赋值，并可以结合算术或位运算。

运算符	描述	实例
=	简单的赋值运算符，把右边操作数的值赋给左边操作数	C = A + B 将把 A + B 的值赋给 C
+=	加且赋值运算符，把右边操作数加上左边操作数的结果赋值给左边操作数	C += A 相当于 C = C + A
-=	减且赋值运算符，把左边操作数减去右边操作数的结果赋值给左边操作数	C -= A 相当于 C = C - A
*=	乘且赋值运算符，把右边操作数乘以左边操作数的结果赋值给左边操作数	C *= A 相当于 C = C * A
/=	除且赋值运算符，把左边操作数除以右边操作数的结果赋值给左边操作数	C /= A 相当于 C = C / A
%=	求模且赋值运算符，求两个操作数的模赋值给左边操作数	C %= A 相当于 C = C % A
<<=	左移且赋值运算符	C <<= 2 等同于 C = C << 2
>>=	右移且赋值运算符	C >>= 2 等同于 C = C >> 2
&=	按位与且赋值运算符	C &= 2 等同于 C = C & 2
^=	按位异或且赋值运算符	C ^= 2 等同于 C = C ^ 2
|=	按位或且赋值运算符	C |= 2 等同于 C = C | 2

示例代码

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    
    a += 5;  // a = 15
    a -= 3;  // a = 12
    a *= 2;  // a = 24
    a /= 4;  // a = 6
    a %= 5;  // a = 1
    
    printf("Final a: %d\n", a);  // 1
    
    return 0;
}

其他运算符

运算符	描述	实例
sizeof()	返回变量的大小。	sizeof(a) 将返回 4，其中 a 是整数。
&	返回变量的地址。	&a; 将给出变量的实际地址。
*	指向一个变量。	*a; 将指向一个变量。
? :	条件表达式	如果条件为真 ? 则值为 X : 否则值为 Y

（1）条件运算符（三元运算符）

int max = (a > b) ? a : b;

（2）sizeof 运算符

printf("Size of int: %zu\n", sizeof(int));

（3）逗号运算符

int x = (a=5, b=10, a+b);  // x = 15

运算符优先级

运算符的优先级确定表达式中项的组合。这会影响到一个表达式如何计算。某些运算符比其他运算符有更高的优先级，例如，乘除运算符具有比加减运算符更高的优先级。

例如 x = 7 + 3 * 2，在这里，x 被赋值为 13，而不是 20，因为运算符 * 具有比 + 更高的优先级，所以首先计算乘法 3*2，然后再加上 7。

下表将按运算符优先级从高到低列出各个运算符，具有较高优先级的运算符出现在表格的上面，具有较低优先级的运算符出现在表格的下面。在表达式中，较高优先级的运算符会优先被计算。

类别	运算符	结合性
后缀	() [] -> . ++ - -	从左到右
一元	+ - ! ~ ++ - - (type)* & sizeof	从右到左
乘除	* / %	从左到右
加减	+ -	从左到右
移位	<< >>	从左到右
关系	< <= > >=	从左到右
相等	== !=	从左到右
位与 AND	&	从左到右
位异或 XOR	^	从左到右
位或 OR	|	从左到右
逻辑与 AND	&&	从左到右
逻辑或 OR	||	从左到右
条件	?:	从右到左
赋值	= += -= *= /= %=>>= <<= &= ^= |=	从右到左
逗号	,	从左到右

示例

#include <stdio.h>
 
int main()
{
   int a = 20;
   int b = 10;
   int c = 15;
   int d = 5;
   int e;
 
   e = (a + b) * c / d;      // ( 30 * 15 ) / 5
   printf("(a + b) * c / d 的值是 %d\n",  e );
 
   e = ((a + b) * c) / d;    // (30 * 15 ) / 5
   printf("((a + b) * c) / d 的值是 %d\n" ,  e );
 
   e = (a + b) * (c / d);   // (30) * (15/5)
   printf("(a + b) * (c / d) 的值是 %d\n",  e );
 
   e = a + (b * c) / d;     //  20 + (150/5)
   printf("a + (b * c) / d 的值是 %d\n" ,  e );
  
   return 0;
}

总结

本文详细介绍了C语言的各种运算符，包括算术运算、关系运算、逻辑运算、位运算、赋值运算等，并通过示例演示了它们的用法。掌握这些运算符及其优先级，是编写高效C程序的基础。

在实际编程中，建议：

1. 使用括号明确运算顺序，避免歧义。

2. 注意 ++ 和 -- 的前缀与后缀区别。

3. 位运算适用于底层优化，但需谨慎使用。

希望本文能帮助你更好地理解和运用C语言的运算符！