7. 運算式與算術相關的運算子

• 運算式的構成
• 運算元和運算子
• 算術相關運算子
• 運算子的優先順序與關聯性

運算式(Expressions)，由運算元(operands)與運算子(operators)所組成，以下是一個簡單的運算式：

SomeVar = i +3;

其中變數SomeVar和i以及資料 3，稱之為運算元(operands)，而=和+稱之為運算子(operators)。此運算式的動作即為將 i 的值加上 3，再將結果指定給變數SomeVar裡。

運算元可以是變數、常數、數值以及函式，甚至可以是另一個運算式。例如下面的運算式：

123 + 456   // 123及456這兩個數值皆為運算元
 
r * 3.1415  // 變數r與數值3.1415皆為運算元
 
getchar() - 'A' //getchar()函式與字元值'A'皆為運算元
 
rand()%10   // rand()函式與10皆為運算元

其中123, 456, r, 3.1415, getchar(), 'A', rand()函式與10等為運算元， +, *, -, %等為運算子。

根據其運算性質的不同，運算子可概分為算術(Arithmetic)運算子、關係(Relational)運算子、邏輯(Logical)運算子…等類別，本章將針對與算術相關的運算子加以介紹。

<note important> 注意！C語言是一個左值(left value)的程式語言，意即任何數學運算式都是先計算等號右邊的數值，再將其值指派給等號左邊。例如n=x與x=n其運算結果是不一樣的。假設n與x的數值原本分別為3與5，n=x會把等號右邊的x的數值指派給左邊的n，因此其結果使得n與x的數值皆為5；同理，x=n會使兩者的值皆為3。 </note>

[http://test.cise.nptu.edu.tw/?aid=XXXXXXXXXXXXXX&action=newcode|test]

算術運算子就如同我們一般在數學式子中，所使用的運算符號，例如加減乘除等。table 1為C語言支援的算術運算子：

其中unary指的是該運算子只需一個運算元，例如

x = +5;
y = -x;

binary運算子，指的是需要兩個運算元的運算，例如加、減、乘、除等，分別以+, -, *, /表示，至於%運算子則得指是進行除法後的餘數。以下為一個例子﹕

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  int x;
  int y;
 
  printf("%d\n", 345+132);
 
  x=123;
  y=555;
  x=x-y;
 
  printf("%d\n", x);
  printf("%f\n", 12*3.1415926);
  printf("%d\n", 85/8);
  printf("%f\n", 85/8.0);
  printf("%d\n", 85%8);
}

其執行結果如下：

477
-432
37.699111
10
10.625000
5

在運算式中，運算子的優先順序如下表：

當一個運算式中有多個運算子，且其優先順序亦相同時，所有binary的算術運算子皆為左關聯(left associative)，意即由左往右方向計算。例如：

• i - j - k 等同於 ( i - j ) - k
• i * j / k 等同於 ( i * j ) / k

至於unary的運算子，則是右關聯(right associative)，例如：

• - + i 等同於 -(+i)

等號=被稱為C語言的指定運算子(assignment operator)，用以將等號右方的值指定(assign)給等號左方(所以C語言被稱為是left value左值的程式語言)。例如：

• i = 5;
• j = i;
• k = 10 * i + j;

要注意的是，若等號左右兩邊的資料型態不一致時，C語言會進行自動的型態轉換，例如:

假設宣告有：

int i;
float j;
 
i = 83.34f; // i = 83
 
j = 136;    // j=136.0

在一個運算式中，有時可以出現一個以上的等號，此時等號為右關聯，例如:

• i = j = k = 0;

等同於

1. k=0;
2. j=(k=0);
3. i=(j=(k=0));

請考慮以下的程式片段，想想看其輸出結果為何？

i = 1;
k = 1 + (j=i);
printf("%d %d %d\n", i,j,k);

假設i=3，考慮以下的運算式：

• i = i + 2;

其結果是先進行等號右邊的運算，得到結果為5後，將數值5給定到等號左邊的變數i，因此，最後i的值等於5。針對這種情形，C語言提供複合指定(compound assignment)運算子，例如 +=，上面的運算式可重寫為:

• i += 2;

其它常見的複合指定運算子，還有 -=, *=, /=與 %=。

這些複合指定運算子為右關聯，請考慮下列的運算式：

• i += j += k;

等同於

• i += ( j += k);

當我們需要將某個變數的值遞增時，可以寫做：

i = i + 1; 或 i += 1;

但是C語言還提供++與–這兩個運算子，分別是

• ++，遞增(increment)運算子
• --，遞減(decrement)運算子

我們可以把i=i+1或i+=1，改寫為：

i++;

同理，還有i--可以遞減i的數值。但是++與- -可以選擇為prefix operator或postfix operator，視其寫在變數的前面或後面而定。放在前面，例如++i，會先遞增i的數值，然後再傳回新的i的數值；但寫在後面，例如i++則會先傳回i現有的數值，然後才將i的值遞增。

考慮以下的程式碼，想想看輸出的結果為何？

i=1;
printf("i is %d\n", ++i);
printf("i is %d\n", i);
 
printf("i is %d\n", i++);
printf("i is %d\n", i);

sizeof運算子，可以取得型態、變數等的記憶體空間，其語法如下：

sizeof( type )
sizeof expression

我們將本章所有出現的運算子之優先順序與關聯性彙整於table 2