5.2　基本上操作符

C用操作符（operator）则表示微积分演算。比如，+操作符使在它两边的值总和。假如你真的名词“操作符”很怪异，所以请读懂小东西总要有位中文名称。与叫“那些小东西”或“演算处置符”，还不如叫“操作符”。那时，他们如是说呵呵用作基本上微积分演算的操作符：=、+、-、*和/（C没成分股操作符。但，C的国际标准微积分库提供更多了两个pow()表达式用作成分股演算。比如，pow(3.5, 2.2)回到3.5的2.2次幂）。

5.2.1　表达式操作符：=

在C词汇中，=并不意味著“成正比”，而要两个表达式操作符。下面的表达式表达式句子：

把值2002赋给表达式bmw。换句话说，=号右侧是两个cp，右侧是赋给该表达式的值。记号=被称作表达式操作符。除此之外，下面的句子不读成“bmw等同于2002”，而读成“把值2002赋给表达式bmw”。表达式犯罪行为从右往左展开。

或许cp和表达式值的差别看起来非常非常有限，但，考量下面这条常见的句子：

对微积分来说，这全然没错。假如给两个非常有限的数加之1，它不可能“等同于”原来的数。但，在计算机表达式表达式句子中，这很合理。该句子的意思是：找出表达式i的值，把该值加1，然后把新值表达式表达式i（见图5.1）。

图5.1　句子i = i + 1;

在C词汇中，类似这样的句子没意义（实际上是无效的）：

因为在这种情况下，2002被称作右值（rvalue），只能是字面常量，不能给常量表达式，常量本身就是它的值。因此，在编写代码时要读懂，=号右侧的项必须是两个cp。实际上，表达式操作符右侧必须引用两个存储位置。最简单的方法就是使用cp。但，后面章节还会如是说“指针”，可用作指向两个存储位置。概括地说，C使用可修改的左值（modifiable lvalue）标记那些可表达式的实体。或许“可修改的左值”不太好懂，他们再来看一些定义。

几个名词：数据对象、左值、右值和操作符

表达式表达式句子的目的是把值存储到内存位置上。用作存储值的数据存储区域统称作数据对象（data object）。C国际标准只有在提到这个概念时才会用到对象这个名词。使用cp是标识对象的一种方法。除此之外，还有其他方法，但要在后面的章节中才学到。比如，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词汇的名词，用作标识特定数据对象的中文名称或表达式。因此，对象指的是实际的数据存储，而左值是用作标识或定位存储位置的标签。

对于早期的C词汇，提到左值意味著：

1．它指定两个对象，可以引用内存中的地址；

2．它可用在表达式操作符的右侧，左值（lvalue）中的l源自left。

但后来，国际标准中新增了const限定符。用const创建的表达式不可修改。因此，const标识符满足下面的第1项，但不满足第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表达式操作符的右侧。

为此，C国际标准新增了两个名词：可修改的左值（modifiable lvalue），用作标识可修改的对象。所以，表达式操作符的右侧应该是可修改的左值。当前国际标准建议，使用名词对象定位值（object locator value）更好。

右值（rvalue）指的是能表达式给可修改左值的量，且本身不是左值。比如，考量下面的句子：

这里，bmw是可修改的左值，2002是右值。读者或许猜到了，右值中的r源自right。右值可以是常量、表达式或其他可求值的表达式（如，表达式调用）。实际上，当前国际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。

他们看几个简单的示例：

这里，ex、why和zee都是可修改的左值（或对象定位值），它们可用作表达式操作符的右侧和右侧。TWO是不可改变的左值，它只能用作表达式操作符的右侧（在该例中，TWO被初始化为2，这里的=操作符则表示初始化而不是表达式，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。除此之外，why和zee是可修改的左值，表达式(why + zee)是右值，该表达式不能则表示特定内存位置，而且也不能给它表达式。它只是程序计算的两个临时值，在计算完毕后便会被丢弃。

在学习中文名称时，被称作“项”（如，表达式操作符右侧的项）的就是演算对象（operand）。演算对象是操作符操作的对象。比如，可以把“吃汉堡”描述为：“吃”（操作符）操作“汉堡”（演算对象）。类似地可以说，=操作符的右侧演算对象应该是可修改的左值。

C的基本上表达式操作符有些与众不同，请看程序清单5.3。

程序清单5.3　golf.c程序

许多其他词汇都会回避该程序中的三重表达式，但C全然没问题。表达式的顺序是从右往左：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：

5.2.2　加法操作符：+

加法操作符（addition operator）用作加法演算，使其两边的值相加。比如，句子：

打印的是24，而不是表达式

4 + 20

相加的值（演算对象）可以是表达式，也可以是常量。因此，执行下面的句子：

计算机会查看加法操作符右侧的两个表达式，把它们相加，然后把和赋给表达式income。

在此提醒读者注意，income、salary和bribes都是可修改的左值。因为每个表达式都标识了两个可被表达式的数据对象。但，表达式salary + bribes是两个右值。

5.2.3　减法操作符：-

减法操作符（subtraction operator）用作减法演算，使其右侧的数减去右侧的数。比如，下面的句子把200.0赋给takehome：

+和–操作符都被称作二元操作符（binary operator），即那些操作符需要两个演算对象才能完成操作。

5.2.4　记号操作符：-和+

减号还可用作标明或改变两个值的代数记号。比如，执行下面的句子后，smokey的值为12：

以这种方式使用的负号被称作一元操作符（unary operator）。一元演算符只需要两个演算对象（见图5.2）。

图5.2　一元和二元操作符

C90国际标准新增了一元+操作符，它不会改变演算对象的值或记号，只能这样使用：

编译器不会报错。但在以前，这样做是不允许的。

5.2.5　乘法操作符：*

记号*则表示乘法。下面的句子用2.54乘以inch，并将结果赋给cm：

C没平方表达式，假如要打印两个平方表，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

该程序打印数字1～20及其平方。接下来，他们再看两个更有趣的例子。

1．成分股增长

读者可能听过这样两个故事，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。这位统治者不熟悉微积分，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。假如程序清单5.5运行的结果正确，这显然是跟统治者开了两个玩笑。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展开了比较。

程序清单5.5　wheat.c程序

程序的输出结果如下：

10个方格以后，该学者得到的小麦仅超过了1000粒。但，看看55个方格的小麦数是多少：

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成分股增长的现象。世界人口增长和他们使用的能源都遵循相同的模式。

5.2.6　除法操作符：/

C使用记号/来表示除法。/右侧的值是被除数，右侧的值是除数。比如，下面four的值是4.0：

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词汇中，整数除法结果的小数部分被丢弃，这一过程被称作截断（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差别。

程序清单5.6　divide.c程序

程序清单5.6中包含两个“混合类型”的示例，即浮点值除以整型值。C相对其他一些词汇来说，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：

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，编译器会把两个演算对象转换成相同的类型。本例中，在展开除法演算前，整数会被转换成浮点数。

C99国际标准以前，C词汇给词汇的实现者留有一些空间，让他们来决定如何展开负数的整数除法。一种方法是，舍入过程采用小于或等同于浮点数的最大整数。当然，对于3.8来说，处置后的3符合这一描述。但-3.8会怎样？该方法建议四舍五入为-4，因为-4小于-3.8。但，另一种舍入方法是直接丢弃小数部分。这种方法被称作“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C99规定使用趋零截断。所以，应把-3.8转换成-3。

5.2.7　操作符优先级

考量下面的代码：

这条句子中有加法、乘法和除法演算。先算哪两个？是25.0加之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之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，带入句子中计算会发现，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演算顺序，因为程序运行该句子后，butter的值是205.0。

显然，执行各种操作的顺序很重要。C词汇对此有明确的规定，通过操作符优先级来解决操作顺序的问题。每个操作符都有自己的优先级。正如普通的微积分演算那样，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。假如两个操作符的优先级相同怎么办？假如它们处置同两个演算对象，则根据它们在句子中出现的顺序来执行。对大多数操作符来说，这种情况都是按从左到右的顺序展开（=操作符除外）。因此，句子：

的演算顺序是：

许多人喜欢用表达式树（expression tree）来则表示求值的顺序，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两个值。

图5.3　用表达式树演示操作符、演算对象和求值顺序

如何让加法演算在除法演算之前执行？可以这样做：

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，先执行乘法演算，再执行加法演算。执行完圆括号内的表达式后，用演算结果除以SCALE。

表5.1总结了到目前为止学过的操作符优先级。

表5.1　操作符优先级（从高至低）

注意正号（加号）和负号（减号）的两种不同用法。结合律栏列出了操作符如何与演算对象结合。比如，一元负号与它右侧的量相结合，在除法中用除号右侧的演算对象除以右侧的演算对象。

5.2.8　优先级和求值顺序

操作符优先级为表达式中的求值顺序提供更多重要的依据，但并没规定所有的顺序。C给词汇的实现者留出选择的余地。考量下面的句子：

当操作符共享两个演算对象时，优先级决定了求值顺序。例如下面的句子中，12是*和+操作符的演算对象。根据操作符的优先级，乘法的优先级比加法高，所以先展开乘法演算。类似地，先对5展开乘法演算而不是加法演算。简来说之，先展开两个乘法演算6 * 12和5 * 20，再展开加法演算。但，优先级并未规定到底先展开哪两个乘法。C词汇把主动权留给词汇的实现者，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，读者可能会根据乘法从左往右的结合律，认为应该先执行+操作符左边的乘法。结合律只适用作共享同一演算对象的操作符。比如，在表达式12 / 3 * 2中，/和*操作符的优先级相同，共享演算对象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（假如从右往左计算，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*操作符并没共享同两个演算对象，因此从左往右的结合律不适用作这种情况。

学以致用

接下来，他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5.7rules.c程序

该程序会打印什么值？先根据代码推测呵呵，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。那时，表达式是：

下一步，计算2 + 3的值。表达式变成：

接下来，因为圆括号中的*比+优先级高，所以表达式变成：

然后，表达式为：

-7乘以6后，得到下面的表达式：

然后展开加法演算，得到：

那时，-23被表达式给score，最终top的值也是-23。读懂，=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

《C Primer Plus（第6版）中文版》是一本经过仔细测试、精心设计的完整C词汇教程，它涵盖了C词汇编程中的核心内容。《C Primer Plus（第6版）中文版》作为计算机科学的经典著作，讲解了包含结构化代码和自顶向下设计在内的程序设计原则。

与以前的版本一样，作者的目标仍旧是为读者提供更多一本入门型、条理清晰、见解深刻的C词汇教程。作者把基础的编程概念与C词汇的细节很好地融合在一起，并通过大量短小精悍的示例同时演示一两个概念，通过学以致用的方式鼓励读者掌握新的主题。

每章末尾的复习题和编程练习题进一步强化了*重要的信息，有助于读者理解和消化那些难以理解的概念。本书采用了友好、易于使用的编排方式，不仅适合打算认真学习C词汇编程的学生阅读，也适合那些精通其他编程词汇，但希望更好地掌握C词汇这门核心词汇的开发人员阅读。

《C Primer Plus（第6版）中文版》在之前版本的基础之上展开了全新升级，它涵盖了C词汇*新的进展以及C11国际标准的详细内容。本书还提供更多了大量深度与广度齐备的教学技术和工具，来提高你的学习。