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4

main()

{ int i=1;

printf( “i=%d, j=%d\n”,i,i+++i+++i++);}

例5

main()

{ int i=1

printf( “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.