C语言运算符的结合性详细分析

C语言运算符的结合性分析吴琼( 鄂州大学计算机系, 湖北鄂州)C 语言与其他高级语言相比, 一个显著的特点就是其运算符特别丰富, 共有34 种运算符。

C 语言将这34 种运算符规定了不同的优先级别和结合性。

优先级是用来标识运算符在表达式中的运算顺序的, 在求解表达式的值的时候, 总是先按运算符的优先次序由高到低进行操作, 可是, 当一个运算对象两侧的运算符优先级别相同时, 则按运算符的结合性来确定表达式的运算顺序。

运算符的结合性指同一优先级的运算符在表达式中操作的组织方向, 即: 当一个运算对象两侧运算符的优先级别相同时, 运算对象与运算符的结合顺序, C 语言规定了各种运算符的结合方向( 结合性) 。

大多数运算符结合方向是“自左至右”, 即: 先左后右, 例如a- b+c, b 两侧有- 和+两种运算符的优先级相同, 按先左后右结合方向, b 先与减号结合, 执行a- b 的运算, 再执行加c 的运算。

除了自左至右的结合性外, C 语言有三类运算符参与运算的结合方向是从右至左。

即: 单目运算符, 条件运算符, 以及赋值运算符。

关于结合性的概念在其他高级语言中是没有的, 这是C语言的特点之一,特别是从右至左结合性容易出错, 下面通过几个具体的运算符来剖析C 语言运算符的结合性。

若a 是一个变量, 则++a 或a++和- - a 或a- - 分别称为前置加或后置加运算和前置减或后置减运算, 且++a 或a++等价于a=a+1, - - a 或a- - 等价于a=a- 1, 即都是使该变量的值增加1 或减少1。

由此可知, 对一个变量实行前置或后置运算, 其运算结构是相同的, 但当它们与其他运算结合在一个表达式中时, 其运算值就不同了。

前置运算是变量的值先加1 或减1, 然后将改变后的变量值参与其他运算, 如x=5; y=8; c=++x*y; 运算后, c 的值是48,x 的值是6,y 的值是8。

而后置运算是变量的值先参与有关运算, 然后将变量本身的值加1 减1, 即参加运算的是该变量变化前的值。

如x=5; y=8; c=x++*y;运算后, c 的值是40,x 的值是6, y 的值是8。

值得注意的是, 前置、后置运算只能用于变量, 不能用于常量和表达式, 且结合方向是从右至左。

如当i=6 时, 求- i++的值和i 的值。

由于“- ”(负号) “++”为同一个优先级, 故应理解为- (i++), 又因是后置加, 所以先有- i++的值为- 6, 然后i 增值1 为7, 即i=7。

例1 main(){int a=3,b=5,c;c=a*b+++b;printf ( “c=%d”, c);}要得出c 的值, 首先要搞清+++的含义。

++运算符的结合方向是自右向左的, 如果将表达式理解为:c=a*b+(++b);实际上C 编译器将表达式处理为:c=(a*b++)+b, 因为C 编译器总是从左至右尽可能多地将若干个字符组成一个运算符, 如i+++j 等价于(i++)+j。

接下来是解决a*b++的问题, 因为++运算符的运算对象只能是整型变量而不能是表达式或常数, 所以a*b++显然是a*(b++)而非(a*b)++, 因此整个表达式就是c=(a*(b++))+b。

例2 main(){ int i=1,j;j=i+++i+++i++;printf( “i=%d,j=%d\n”, i,j);}例3 main(){ int i=1,m;m=++i+++i+++i;printf( “i=%d,m=%d\n”, i,m);}j 和m 的值均由表达式求得, 并且这两个表达式均由自增运算符、加法运算符和赋值运算符组成。

那么, 它们的值到底为多少呢? j=1+1+1=3 还是j=1+2+3=6? m=2+3+4=9 还是m=4+4+4=12?上机运行结果为: i=4,j=3,m=12。

分析: 运算符“++”,“+”和“=”的优先级是递减的, 在计算时,先进行自增运算, 再进行加法运算, 最后是赋值运算。

而自增运算又根据“i++”和“++i”的不同定义得到不同的值。

i+++i+++i++先将i 原值(1)取出, 作为表达式中i 的值进行加法运算得到3, 然后再实现三次自加; ++i+++i+++i 自加是在整个表达式求解之前开始,也即先对表达式扫描, 对i 进行三次自加得到4, 再进行加法运算得到12。

例4main(){ int i=1;printf( “i=%d, j=%d\n”,i,i+++i+++i++);}例5main(){ int i=1printf( “i=%d,m=%d\n”,i,++i+++i+++i);}与前两个程序相似, 只不过将表达式移到了函数中作为实参实现调用, 上机运行得:i=4,j=6,m=9。

j,m 的值发生了变化。

这是因为在实现函数调用时, Turbo C 系统规定, 如果实参中存在表达式, 则按右结合性来计算实参表达式。

即运算对象先与右边的运算符结合。

i+++i+++i++即为1+2+3=6; ++i+++i+++i, 即为2+3+4=9。

所以当含“++”运算符的表达式作为实参实现调用时, 遵守右结合性原则。

例6设a=6, 求赋值表达式a+=a- =a- a*a 的值。

由于“*”(乘号)、“- ”(减号)优先级高于“+=”、“- =”, 且“*”优先级高于“- ”, 故先求a- a*a, 即6- 6*6=- 30, 由“+=”,“- =”为同一优先级, 且是从右至左的结合方向, 再求a- =- 30, 即a=a- (- 30)=6+30=36, 最后求a+=36, 即a=a+36=36+36=72, 所以赋值表达式的值为a=72。

例7设m=1,n=2,b=3, 求赋值表达式m+=n- =- - - b 的值。

这里共有四个运算符“+=”、“- =”、“- ”(负号)、“- - ”, 由运算符优先级, 应先计算- - - b, 但“- - ”与“- ”(负号)优先级相同, 如按从右到左的结合方向, 它可能是- (- - b), 也可能是- - (- b), 究竟是哪一个呢?前面已讲过, 前置运算只能用于变量, 不能用于表达式, 而(- b)不是一个变量, 而是表达式, 故只能是- (- - b), 即为- (3- 1)=- 2; 然后计算n- =- 2, 即n=n- (- 2)=2- (- 2)=4; 最后计算m+=4, 即m=m+4=1+4=5, 所以赋值表达式的值m=5。

C 语言中运算符的两种不同的结合方向是其特有的, 理解结合方向有助于理解表达式的运算顺序。

当看到一个复杂的C 语言表达式时, 首先应按优先级进行运算, 然后在同一优先级中按结合方向进行运算。

而后者是初学者最易出错的, 本文通过若干典型实例分析, 希望对读者理解C 语言运算符结合性有所帮助。

参考文献:[1]谭浩强.C 程序设计( 第二版) [M].北京:清华大学出版社,1999.[2]刘祎玮,汪晓平.C 语言高级实例解析[M].北京:清华大学出版社,2004.[3]Herbert Schildt.著,戴健鹏.译.C 语言大全( 第二版) [M].北京:电子工业出版社,1994.C语言中怎样理解三目运算符（条件运算符）的右结合性？对于表达式 --a == b++ ? a++ : b++当然是先判断--a 是否等于 b++ ，然后决定执行后面的哪个表达式。

问题：但是它的又结合性体系那在哪里呢？为什么不把这个表达式中所有的自加自减运算先执行完，然后再执行条件判断呢？解析：这里涉及了C中的优先级、结合性、求值顺序。

结合性只有在相同优先级的运算符间才起作用，比如a+b*c，+与*优先级不同，这里根本不用去管结合性。

而a+b+c则需要进行结合性考虑了，如果+为左结合性，那么应该理解为：(a+b)+c，如果+为右结合性，那么应该理解为a+(b+c)，当然了，我们已经知道+为左结合性了。

对于?:，在C中与它优先级相同的只有它自己，因此只有连续的?:才会体现出它的右结合性，即a?b:c?d:e中，根据右结合性可知应理解为a?b:(c?d:e)。

显然，上述问题中是体现不出这种结合性来的。

再者，还有一个求值顺序的问题，a?b:c中，C语言规定先对a求值，非零则对b求值并作为该表达式的值，为零则对c求值并作为表达式的值，并且b和c中有且仅有一个会被求值。

对于题目中的就应该是：先进行(--a == b++)的求值，根据是否为零，会对(a++)或(b++)进行求值。

说白了，也就是只有两种可能性：可能性1：先算(--a == b++)，再算(a++)；可能性2：先算(--a == b++)，再算(b++)。

至于(--a == b++)中到底是先算--a 还是b++则仅从C语言这个角度是无法判别的，这是个实现问题，如果要想写出健壮的可移植的代码就应该避免这种表述.总结一下，就是先看优先级，次看结合性，有的求值有序，有的则无序。

实际上，一条语句中出现多次同一个变量的自增或自减是不合规范的，因为这种写法出现的结果是不确定的，根据编译器而定。

a++表示语句执行后a = a + 1，到底有多后？有2个a++怎么办？这都是编译器内部机制的问题。

真正好的程序员是避免这种情况的。

C语言运算符优先级普遍存在的一个深层次误区国内许多C语言教科书，在介绍C语言运算符时，都把所谓的“单目运算符”归纳为优先级相同结合性从右向左的运算符。

例如号称是“我国广大初学者学习C语言程序设计的主流用书”的《C程序设计》（谭浩强著，清华大学出版社，2010年6月(第四版)）的378页附录D 运算符和结合性中就是这样：殊不知，这种归纳是完全错误的。

而且恰恰由于《C程序设计》是所谓的“主流用书”，其错误带来的影响也是广泛普遍的和灾难性的。

（google或百度一下“所有的单目运算符具有相同的优先级”，你就会知道我是不是在夸大其词危言耸听）。

为了揭示“所有的单目运算符具有相同的优先级”的错误，下面首先按照这种错误的说法进行一个实验。

我们都知道，对于int i;来说，&i是求得一个指向i的指针（注意这里的“&”是一个“单目运算符”），&i 的数据类型显然是“int *”。

如果对“int *”类型的表达式“&i”做“(int *)”类型转换运算(可能显得有点无聊)(int *)&i得到显然还是“&i”——值和类型都没有任何改变。

按照“所有的单目运算符具有相同的优先级”这个错误的说法，由于“&”和“(int *)”的结合性从右向左(int *)&i这个表达式没有任何毛病，也不需要通过加“()”来明确运算对象。