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C語言之優先級、結合性與自增運算

     優先級、結合性這些概念在初學的時候并沒有放在心上,今天又碰到這個問題,查了不少資料,再次做個總結。

在标準C語言的文檔裡,對操作符的結合性并沒有做出非常清楚的解釋。一個滿分的回答是:它是仲裁者,在幾個操作符具有相同的優先級時決定先執行哪一個。

每個操作符擁有某一級别的優先級,同時也擁有左結合性或右結合性。優先級決定一個不含括号的表達式中操作數之間的“緊密”程度。例如,在表達式a*b+c中,乘法運算的優先級高于加法運算符的優先級,是以先執行乘法a*b,而不是加法b+c。

但是,許多操作符的優先級都是相同的。這時,操作符的結合性就開始發揮作用了。在表達式中如果有幾個優先級相同的操作符,結合性就起仲裁的作用,由它決定哪個操作符先執行。像下面這個表達式:

int a,b=1,c=2;

a=b=c;

我們發現,這個表達式隻有指派符,這樣優先級就無法幫助我們決定哪個操作先執行,是先執行b=c呢?還是先執行a=b。如果按前者,a=結果為2,如果按後者,a的結果為1。

所有的指派符(包括複合指派)都具有右結合性,就是在表達式中最右邊的操作最先執行,然後從右到左依次執行。這樣,c先指派給b,然後b在指派給a,最終a的值是2。類似地,具有左結合性的操作符(如位操作符“&”和“|”)則是從左至右依次執行。

結合性隻用于表達式中出現兩個以上相同優先級的操作符的情況,用于消除歧義。事實上你會注意到所有優先級相同的操作符,它們的結合性也相同。這是必須如此的,否則結合性依然無法消除歧義,如果在計算表達式的值時需要考慮結合性,那麼最好把這個表達式一分為二或者使用括号。

例:

a=b+c+d

=是右結合的,是以先計算(b+c+d),然後再指派給a

+是左結合的,是以先計算(b+c),然後再計算(b+c)+d

C語言中具有右結合性的運算符包括所有單目運算符以及指派運算符(=)和條件運算符。其它都是左結合性。

在C語言中有少數運算符在C語言标準中是有規定表達式求值的順序的:

1:&& 和 || 規定從左到右求值,并且在能确定整個表達式的值的時候就會停止,也就是常說的短路。

2:條件表達式的求值順序是這樣規定的:

test ? exp1 : exp2;

條件測試部分test非零,表達式exp1被求值,否則表達式exp2被求值,并且保證exp1和exp2兩者之中隻有一個被求值。

3:逗号運算符的求值順序是從左到右順序求值,并且整個表達式的值等于最後一個表達式的值,注意逗号','還可以作為函數參數的分隔符,變量定義的分隔符等,這時候表達式的求值順序是沒有規定的!

判斷表達式計算順序時,先按優先級高的先計算,優先級低的後計算,當優先級相同時再按結合性,或從左至右順序計算,或從右至左順序計算。

說完了優先級和結合性,下面說說自增運算符++ 

首先明白自增運算符的兩種使用情況:

(1)、單獨使用:i++;或者++1;這種情況下兩者是沒有差別的,i的值都會增加1;

(2)、在表達式中使用:a = i++;此時先取i的值賦給a,然後i的值自增,相當于a = i;i=i+1

       a = ++i;此時先讓i自增,然後将自增後的值賦給a,相當于i = i + 1;a = i

明白了自增的這兩種情況,然後再來看看自增和結合性的混合情況:*p++ (*p)++ *(p++)三者的差別

對于*p++,首先*和++的優先級相同,然後看他們的結合性;由于優先級相同,那麼他們的結合性必然也相同,都是右結合(從右至左)。

那麼*p++ 就相當于*(p++),即根據右結合,p與++先結合形成(p++),然後再與*結合。

需要注意的一點(本文想着重說明的一點):雖然*(p++)中,p++被放在了括号内,此時應根據自增運算符++的兩種情況來考慮(而不需要考慮結合性了,此時與結合性已經無關),顯然這是上述的第二種情況,即在表達式中使用自增。是以是先取p的值與*結合,然後p值再自增,相當于*p,p++;千萬不要被括号迷惑,認為括号中的東西先運算。

明白了上面一點,則對于*(++p)就很好了解,p先自增,然後與*結合。

對于下面的例子也不難了解:
           
例一:
	char q[5] = "am";
        char *p = q;                
	char q[5] = "am";
        char *p = q;      
那麼,
    (1)
	(*p)++後,p就變成了"bm";因為是進行對其首元素進行加1運算
	*(p++)後,p就變成了"m",因為完成取值運算後,p++指向下一個元素,即m,
	*p++與*(p++)一樣。
    (2)
	如果隻是針對這3個語句指派給其他變量的話,3個的結果都是a,在這裡: 
	char o = (*p)++;
	char m = *(p++);
	char n = *p++;
	都是a。
           

例二:

int i = 0,a,b;

a = (i++)+(i++)+(i++);

b = (++i)+(++i)+(++i);

cout<<a<<b<<i<<endl;

輸出結果(gcc編譯器):0 16 6

解釋:這裡特别注明是gcc編譯器,在其他編譯器下的值可能不同。

對于int a=(i++)+(i++)+(i++);先取出i值進行加運算,然後再執行i的三次自增; 在其他編譯器下(如tc3.0),可能是0+1+2=3;

對于int b=(++i)+(++i)+(++i);每次i先自增,然後參與運算,是以是4+5+6=16.

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