C語言符號優先級詳細解析

在C語言中，不同的運算符具有不同的優先級和結合性，這決定了在表達式中運算符的計算順序。理解這些優先級和結合性是正確編寫和理解C語言程序的基礎。本文將詳細解析C語言中的符號優先級，包括各類運算符的優先級、結合性及其應用示例。

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1. 運算符優先級表

下表列出了C語言中各類運算符的優先級和結合性，從高到低排列：

優先級	運算符	描述	結合性
1	()	小括號	左到右
	[]	數組下標	左到右
	.	成員選擇	左到右
	->	成員選擇（通過指針）	左到右
2	++	后置遞增	左到右
	--	后置遞減	左到右
3	++	前置遞增	右到左
	--	前置遞減	右到左
	+	正號	右到左
	-	負號	右到左
	!	邏輯非	右到左
	~	按位取反	右到左
	*	指針解引用	右到左
	&	取地址	右到左
	(type)	類型轉換	右到左
	sizeof	取大小	右到左
4	*	乘法	左到右
	/	除法	左到右
	%	取模	左到右
5	+	加法	左到右
	-	減法	左到右
6	<<	左移	左到右
	>>	右移	左到右
7	<	小于	左到右
	<=	小于等于	左到右
	>	大于	左到右
	>=	大于等于	左到右
8	==	等于	左到右
	!=	不等于	左到右
9	&	按位與	左到右
10	^	按位異或	左到右
11	`	`	按位或
12	&&	邏輯與	左到右
13	`		`
14	? :	條件運算符	右到左
15	=	賦值	右到左
	+=	加賦值	右到左
	-=	減賦值	右到左
	*=	乘賦值	右到左
	/=	除賦值	右到左
	%=	模賦值	右到左
	<<=	左移賦值	右到左
	>>=	右移賦值	右到左
	&=	按位與賦值	右到左
	^=	按位異或賦值	右到左
	`	=`	按位或賦值
16	,	逗號	左到右

2. 優先級和結合性詳解

2.1 括號運算符 (), [], ., ->

這些運算符的優先級最高，用于函數調用、數組下標訪問、結構體成員訪問。

int arr[3] = {1, 2, 3};
printf("%d\n", arr[0]); // 輸出: 1

2.2 遞增遞減運算符 ++, --

分為前置和后置遞增、遞減運算符。前置運算符優先級高于后置運算符。

int a = 5;
printf("%d\n", ++a); // 輸出: 6 (前置遞增，先增加后使用)
printf("%d\n", a++); // 輸出: 6 (后置遞增，先使用后增加)

2.3 一元運算符 +, -, !, ~, *, &, (type), sizeof

用于正負號、邏輯非、按位取反、指針解引用、取地址、類型轉換和取大小。

int a = -5;
int b = !a; // b的值為0 (邏輯非)

2.4 乘法、除法、取模運算符 *, /, %

用于基本的數學運算。

int a = 10;
int b = 3;
printf("%d\n", a * b); // 輸出: 30
printf("%d\n", a / b); // 輸出: 3
printf("%d\n", a % b); // 輸出: 1

2.5 加法和減法運算符 +, -

用于基本的數學運算。

int a = 5;
int b = 3;
printf("%d\n", a + b); // 輸出: 8
printf("%d\n", a - b); // 輸出: 2

2.6 移位運算符 <<, >>

用于按位左移和右移。

int a = 4; // 二進制: 100
int b = a << 1; // 左移1位: 1000 (8)
int c = a >> 1; // 右移1位: 10 (2)
printf("%d, %d\n", b, c); // 輸出: 8, 2

2.7 關系運算符 <, <=, >, >=

用于比較操作。

int a = 5;
int b = 3;
printf("%d\n", a > b); // 輸出: 1 (true)

2.8 相等運算符 ==, !=

用于判斷相等和不等。

int a = 5;
int b = 5;
printf("%d\n", a == b); // 輸出: 1 (true)
printf("%d\n", a != b); // 輸出: 0 (false)

2.9 按位運算符 &, ^, |

用于按位與、異或和或操作。

int a = 5; // 二進制: 101
int b = 3; // 二進制: 011
printf("%d\n", a & b); // 輸出: 1 (001)
printf("%d\n", a ^ b); // 輸出: 6 (110)
printf("%d\n", a | b); // 輸出: 7 (111)

2.10 邏輯運算符 &&, ||

用于邏輯與和邏輯或操作。

int a = 1;
int b = 0;
printf("%d\n", a && b); // 輸出: 0 (false)
printf("%d\n", a || b); // 輸出: 1 (true)

2.11 條件運算符 ? :

用于條件表達式（三元運算符）。

int a = 5;
int b = 3;
int max = (a > b) ? a : b; // max的值為5
printf("%d\n", max); // 輸出: 5

2.12 賦值運算符 =, +=, -=, *=, /=, %=, <<=, >>=, &=, ^=, |=

用于賦值操作。

int a = 5;
a += 3; // a的值為8
a *= 2; // a的值為16
printf("%d\n", a); // 輸出: 16

2.13 逗號運算符 ,

用于分隔多個表達式，返回最后一個表達式的值。

int a = 1, b = 2, c;
c = (a += 2, b += 3, a + b); // a的值為3, b的值為5, c的值為8
printf("%d\n", c); // 輸出: 8

3. 優先級和結合性示例

為了更好地理解運算符的優先級和結合性，以下通過幾個示例進行說明。

示例1：結合性

int a = 5, b = 10, c = 15;
int result = a + b * c; // 優先級：先計算 b * c，結果為150，然后 a + 150，結果為155
printf("%d\n", result); // 輸出: 155

在這個例子中，乘法運算符 * 的優先級高于加法運算符 +，因此先計算 b * c，再計算 a + (b * c)。

示例2：括號改變優先級

int a = 5, b = 10, c = 15;
int result = (a + b) * c; // 使用括號改變優先級，先計算 a + b，結果為15，然后 15 * c，結果為225
printf("%d\n", result); // 輸出: 225

在這個例子中，括號 () 改變了計算順序，使得加法 a + b 先于乘法 * 被計算。

示例3：邏輯運算

int a = 1, b = 0, c = 1;
int result = a && b || c; // 優先級：先計算 a && b，結果為0，然后 0 || c，結果為1
printf("%d\n", result); // 輸出: 1

在這個例子中，邏輯與運算符 && 的優先級高于邏輯或運算符 ||，因此先計算 a && b，再計算 0 || c。

示例4：賦值運算結合性

int a, b, c;
a = b = c = 10; // 結合性：從右到左，先計算 c = 10，然后 b = c，最后 a = b
printf("%d %d %d\n", a, b, c); // 輸出: 10 10 10

在這個例子中，賦值運算符 = 的結合性是從右到左，因此先計算 c = 10，再計算 b = c，最后計算 a = b。

4. 總結

理解C語言中的運算符優先級和結合性是編寫正確代碼的關鍵。本文詳細介紹了C語言中的各種運算符、它們的優先級和結合性，并通過示例展示了如何正確使用這些運算符。掌握這些知識，將有助于編寫出邏輯嚴謹、結構清晰的C語言程序。

6. 參考文獻

1. Kernighan, B. W., & Ritchie, D. M. (1988). The C Programming Language (2nd ed.). Prentice Hall.
2. ISO/IEC. (1999). ISO/IEC 9899:1999. Programming Languages – C.
3. ISO/IEC. (2024). ISO/IEC DIS 9899. Programming Languages – C.
4. Harbison, S. P., & Steele, G. L. (2002). C: A Reference Manual (5th ed.). Prentice Hall.

6. 結束語

1. 本節內容已經全部介紹完畢，希望通過這篇文章，大家對C語言中的符號優先級有了更深入的理解和認識。
2. 感謝各位的閱讀和支持，如果覺得這篇文章對你有幫助，請不要吝惜你的點贊和評論，這對我們非常重要。再次感謝大家的關注和支持！