任务3　分离数字问题——运算符与表达式

工作任务

编写一个程序，从键盘输入一个三位整数，将其逆序输出。例如，输入123，输出321。

思路指导

已知：一个三位整数存储到变量n中。

输出：将n逆序输出。

处理：将这个三位数分解，分别求出百位（n/100）、十位（n/10%10）、个位（n%10），然后逆序输出。

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数字分离问题——运算符及表达式

相关知识

运算符与表达式

运算符：运算符是表示各种运算的符号。

表达式：使用运算符将常量、变量、函数连接起来，构成表达式。

C语言运算符内容丰富，范围广泛，因为C把除了控制语句和输入/输出以外几乎所有的基本操作都作为运算符处理，所以C语言运算符可以看作是操作符。C语言丰富的运算符构成了C语言丰富的表达式。

在C语言中除了提供一般高级语言的算术、关系、逻辑运算符外，还提供赋值运算符、位操作运算符、自增自减运算符等。运算符的常见类型及其作用如表2-4所示。

表2-4 常见的运算符类型及其作用

本单元主要介绍算术运算符（包括自增自减运算符）、赋值运算符、逗号运算符、位运算符、sizeof运算符，其他运算符将在以后相关章节中结合有关内容陆续介绍。

1.算术运算符和算术表达式

（1）算术运算符。

（2）算术表达式。

用算术运算符和括号将运算对象（也称操作数）连接起来的、符合C语法规则的式子称为算术表达式。运算对象可以是常量、变量、函数等。

例如，下面是一个合法的C算术表达式。

（3）算术运算符的优先级与结合性。

①C语言规定了运算符的“优先级”和“结合性”，详见附录3运算符的优先级和结合方向表。在表达式求值时，先按运算符的“优先级别”从高到低依次执行。

例如，表达式a−b*c等价于a−(b*c)，因为“*”“/”运算符的优先级高于“+”“−”运算符。

②如果在一个运算对象两侧的运算符的优先级别相同，则按规定的“结合方向”处理。

【思考】a−b+c，到底是(a−b)+c还是a−(b+c)？（b先与a参与运算还是先与c参与运算？）

查附录3可知：加+、减−运算优先级别相同，结合性为“自左向右”，也就是说，b先与左边的a结合。所以a−b+c等价于(a−b)+c。

左结合性（自左向右结合方向）：运算对象先与左边的运算符结合。

右结合性（自右向左结合方向）：运算对象先与右边的运算符结合。

③在书写多个运算符的表达式时，应当注意各个运算符的优先级，确保表达式中的运算符能以正确的顺序参与运算。对于复杂表达式，为了清晰起见，可以加圆括号“()”强制规定计算顺序（不要用{}和[]）。可以使用多层圆括号，此时左右括号必须配对，运算时从内层括号开始，由内向外依次计算表达式的值。

2.赋值运算符和赋值表达式

（1）赋值运算符、赋值表达式。

赋值运算符：“=”是赋值运算符。

赋值表达式：由赋值运算符组成的表达式称为赋值表达式。一般形式为

赋值表达式的求解过程为：将赋值运算符右侧的表达式的值赋给左侧的变量，同时整个赋值表达式的值就是刚才所赋的值。

赋值的含义为：将赋值运算符右边表达式的值存放到左边变量名标识的存储单元中。

例如，x=10+y；执行赋值运算（操作），将10+y的值赋给变量x，同时整个表达式的值就是刚才所赋的值。

例如，x=10、y=x+10、y=func()都是合法的赋值表达式。

赋值符号“=”不同于数学的等号，它没有相等的含义（“==”代表判断是否相等）。

例如，在C语言中，x=x+1是合法的（数学上不合法），它的含义是取出变量x的值加1，再存放到变量x中。

C语言的赋值符号“=”除了表示一个赋值操作外，还是一个运算符，也就是说，赋值运算符完成赋值操作后，整个赋值表达式还会产生一个所赋的值，这个值还可以利用。

赋值表达式的求解过程如下。

①先计算赋值运算符右侧“表达式”的值。

②将赋值运算符右侧“表达式”的值赋值给左侧的变量。

③整个赋值表达式的值就是被赋值变量的值。

例如，分析x=y=z=3+5这个表达式。根据优先级：原式x=y=z=(3+5)；根据结合性（从右向左）：x=(y=(z=(3+5)))x=(y=(z=3+5))。

z=3+5：先计算3+5，得值8，将8赋值给变量z，z的值为8，(z=3+5)整个赋值表达式的值为8。

y=(z=3+5)：将上面(z=3+5)整个赋值表达式的值8赋值给变量y，y的值为8，(y=(z=3+5))整个赋值表达式的值为8。

x=(y=(z=3+5))：将上面(y=(z=3+5))整个赋值表达式的值8赋值给变量z，z的值为8，整个表达式x=(y=(z=3+5))的值为8。

最后，x，y，z都等于8。

本例的运算步骤见表2-5。

表2-5 运算步骤

将赋值表达式作为表达式的一种，使赋值操作不仅可以出现在赋值语句中，而且可以以表达式的形式出现在其他语句中。

（2）复合赋值运算符。

在赋值符“=”之前加上某些运算符，可以构成复合赋值运算符，复合赋值运算符可以构成赋值表达式。C语言中的许多运算符可以与赋值运算符一起构成复合运算符，即

复合赋值表达式的一般形式为

复合赋值表达式的一般形式等价于

例如：

注意：赋值运算符、复合赋值运算符的优先级比算术运算符低。

赋值运算符、赋值表达式举例。

例2.4 假如a=12，分析：a+=a−=a*a

（3）自增、自减运算符及表达式。

自增、自减运算符使变量的值增1或减1，形如：

其中，++I、−−i（前置运算）：先自增、自减，再参与运算；i++，i−−（后置运算）：先参与运算，再自增、自减。

例如，i=3，分析j=++i;j=i++;

j=++i；i先自增，再赋值给j，i的值是4，j的值是4。

j=i++；i先赋值给j，再自增，j的值是3，i的值是4。

自增、自减运算符只用于变量，而不能用于常量或表达式。

例如，6++、(a+b)++、(−i)++都不合法。

++、−−的结合方向是“自右向左”（与一般算术运算符不同）。

例如：−i++−(i++)，合法。

自增、自减运算符常用于循环语句中，使循环变量自动加1，也用于指针变量，使指针指向下一个地址。

（4）有关表达式使用过程中的问题说明。

C运算符和表达式使用灵活，但是ANSI C并没有具体规定表达式中的子表达式的求值顺序，允许各编译系统自己安排。这可能导致有些表达式对不同编译系统有不同的解释，并导致最终结果不一致。

例如，i=3,表达式(i++)+(i++)+(i++)的值在VC++ 6.0中等价于3+4+5，在Turbo C中则等价于3+3+3。

C语言有的运算符为一个字符，有的由两个字符组成，C编译系统在处理时尽可能多地将若干字符组成一个运算符（在处理标识符、关键字时也按同一原则处理），如i+++j将解释为(i++)+j而不是i+(++j)。为避免误解，最好采用大家都能理解的写法，比如通过增加括号明确组合关系，改善可读性。

C语言中类似的问题还有函数调用时实参的求值顺序，C标准也无统一规定。

例如，i=3,printf("%d,%d",i,i++);

有些系统执行的结果为3,3；有些系统为4,3。

总之，不要写别人看不懂（难看懂），也不知道系统会怎样执行的程序。

3.逗号运算符和逗号表达式

C语言提供了一种特殊的运算符——逗号运算符（顺序求值运算符）。用它将两个或多个表达式连接起来，表示顺序求值（顺序处理）。用逗号连接起来的表达式称为逗号表达式。

例如，3+5,6+8。

逗号表达式的一般形式为

逗号表达式的求解过程是：自左向右，求解表达式1，求解表达式2……求解表达式n。整个逗号表达式的值是表达式n的值。

例如，逗号表达式3+5,6+8的值为14。

例2.5 分析a=3*5,a*4的值

查附录3可知，“=”运算符优先级高于“，”运算符（事实上，逗号运算符级别最低）。上面的表达式等价于：

所以整个表达式计算后值为60（其中a=15）。

例2.6 分析下列程序

运行结果为

逗号表达式主要用于将若干表达式“串联”起来，表示一个顺序的操作（计算）。在许多情况下，使用逗号表达式的目的只是想分别得到各个表达式的值，而并非一定需要得到和使用整个逗号表达式的值。

4.位运算符

位运算符是针对二进制数的每一位进行运算的符号，它是专门针对数字0和1进行操作的。C语言中的位运算符如表2-6所示。

表2-6 位运算符

接下来通过一些具体示例，详细介绍表2-6中的位运算符，为了方便描述，下面的运算都是针对byte类型的数，也就是1字节大小的数。

（1）与运算符“&”是将参与运算的两个二进制数进行“与”运算，如果两个二进制位都为1，则该位的运算结果为1，否则为0。

例如，将5和12进行与运算，5对应的二进制数为00000101，12对应的二进制数为00001100，具体演算过程如下。

运算结果为00000100，对应数值4。

（2）位运算符“|”是将参与运算的两个二进制数进行“或”运算，如果二进制位上有一个值为1，则该位的运行结果为1，否则为0。

例如，将5与12进行或运算，具体演算过程如下。

运算结果为00001101，对应数值13。

（3）位运算符“～”只针对一个操作数进行操作，如果二进制位是0，则取反值为1；如果是1，则取反值为0。

例如，将5进行取反运算，具体演算过程如下。

运算结果为11111010，对应数值−10。

（4）位运算符“^”是将参与运算的两个二进制数进行“异或”运算，如果二进制位相同，则值为0，否则为1。

例如，将5与12进行异或运算，具体演算过程如下。

运算结果为00001001，对应数值9。

（5）位运算符“<<”就是将操作数的所有二进制位向左移动一位。运算时，右边的空位补0，左边移走的部分舍去。

例如，一个byte类型的数字5用二进制表示为00000101，将它左移一位，具体演算过程如下。

运算结果为00001010，对应数值10。

（6）位运算符“>>”就是将操作数的所有二进制位向右移动一位。运算时，左边的空位根据原数的符号位补0或者1（原来是负数就补1，是正数就补0）。

例如，一个byte的数字5用二进制表示为00000101，将它右移一位，具体演算过程如下。

运算结果为00000010，对应数值2。

5.sizeof运算符

同一种数据类型在不同的编译系统中所占空间不一定相同，例如，在基于16位的编译系统中，int类型占2字节，而在32位的编译系统中，int类型占4字节。为了获取某一数据或数据类型在内存中所占的字节数，C语言提供了sizeof运算符，使用sizeof运算符获取数据字节数，其基本语法规则如下。

例2.7 计算每种数据类型所占内存的大小

运行结果如图2-4所示。

图2-4 例2.7运行结果

任务实施

三位整数逆序输出，程序清单如下。

运行结果如图2-5所示。

图2-5 任务3运行结果

特别提示

（1）分离数字是C语言的基础算法之一，请读者认真理解并学会。

（2）“%”符号是求余运算符，%符号两边要求是整数。