第4章　運算符
（視頻講解：1小時39分鐘）

表達式在C#程序中應用廣泛，尤其是在計算功能中，往往需要大量的表達式。而大多數表達式都使用運算符，運算符結合一個或一個以上的操作數，便形成了表達式，并且返回運算結果。本章將對C#中的表達式與運算符進行詳細講解。

通過學習本章，讀者主要掌握以下內容：

熟悉算術運算符的使用

掌握賦值運算符

掌握如何使用關系運算符

掌握邏輯運算符的使用方法

掌握如何對變量進行位操作

熟悉運算符的優先級順序

4.1　運算符分類

運算符是具有運算功能的符號，根據使用運算符的個數，可以將運算符分為單目運算符、雙目運算符和三目運算符，其中，單目運算符是作用在一個操作數上的運算符，如正號（+）等；雙目運算符是作用在兩個操作數上的運算符，如加法（+）、乘法（*）等；三目運算符是作用在3個操作數上的運算符，C#中唯一的三目運算符就是條件運算符（?:）。本節將詳細講解C#中的運算符。

4.1.1　算術運算符

C#中的算術運算符是雙目運算符，主要包括+、–、*、/和% 5種，它們分別用于進行加、減、乘、除和模（求余數）運算。C#中算術運算符的功能及使用方式如表4.1所示。

【例4.01】某學員3門課成績如圖4.1所示，編程實現：

• 　C#課和SQL課的分數之差。
• 　3門課的平均分。

代碼如下：（實例位置：資源包\源碼\04\4.01）

程序運行結果如圖4.2所示。

4.1.2　自增、自減運算符

使用算術運算符時，如果需要對數值型變量的值進行加1或者減1操作，可以使用下面的代碼：

針對以上功能，C#中還提供了另外的實現方式：自增、自減運算符，它們分別用++和– –表示，下面分別對它們進行講解。

自增、自減運算符是單目運算符，在使用時有兩種形式，分別是++expr、expr++，或者--expr、expr--，其中，++expr、--expr是前置形式，它表示expr自身先加1或者減1，其運算結果是自身修改后的值，再參與其他運算；而expr++、expr--是后置形式，它也表示自身加1或者減1，但其運算結果是自身未修改的值，也就是說，expr++、expr--是先參加完其他運算，然后在進行自身加1或者減1操作，自增、自減運算符放在不同位置時的運算示意圖如圖4.3所示。

例如，下面代碼演示自增運算符放在變量的不同位置時的運算結果：

4.1.3　賦值運算符

賦值運算符主要用來為變量等賦值，它是雙目運算符。C#中的賦值運算符分為簡單賦值運算符和復合賦值運算符，下面分別進行講解。

1. 簡單賦值運算符

簡單賦值運算符以符號“=”表示，其功能是將右操作數所含的值賦給左操作數。例如：

2. 復合賦值運算符

在程序中對某個對象進行某種操作后，如果要再將操作結果重新賦值給該對象，則可以通過下面的代碼實現：

上面的代碼看起來很煩瑣，在C#中，上面的代碼等價于：

上面代碼中的+=就是一種復合賦值運算符，復合賦值運算符又稱為帶運算的賦值運算符，它其實是將賦值運算符與其他運算符合并成一個運算符來使用，從而同時實現兩種運算符的效果。

C#提供了很多復合賦值運算符，其說明及運算規則如表4.2所示。

3. 復合賦值運算符的優勢及劣勢

使用復合賦值運算符時，雖然“a += 1”與“a = a + 1”兩者的計算結果是相同的，但是在不同的場景下，兩種使用方法都有各自的優勢和劣勢，下面分別介紹。

（1）低精度類型自增

在C#中，整數的默認類型是int型，所以下面的代碼會報錯：

上面的代碼中，在沒有進行強制類型轉換的條件下，a+1的結果是一個int值，無法直接賦給一個byte變量。但是如果使用“+=”實現遞增計算，就不會出現這個問題，代碼如下：

（2）不規則的多值運算

復合賦值運算符雖然簡潔、強大，但是有些時候是不推薦使用的，例如下面的代碼：

上面的代碼如果改成復合賦值運算符實現，就會顯得非常煩瑣，代碼如下：

4.1.4　關系運算符

關系運算符是雙目運算符，它用于在程序中的變量之間，以及其他類型的對象之間的比較，它返回一個代表運算結果的布爾值。當運算符對應的關系成立時，運算結果為true，否則為false。關系運算符通常用在條件語句中來作為判斷的依據。C#中的關系運算符共有6個，其使用及說明如表4.3所示。

【例4.02】創建一個控制臺應用程序，聲明3個int類型的變量，并分別對它們進行初始化，然后分別使用C#中的各種關系運算符對它們的大小關系進行比較，代碼如下：（實例位置：資源包\源碼\04\4.02）

程序運行結果如圖4.4所示。

4.1.5　邏輯運算符

假定某面包店，在每周二的下午7點至8點和每周六的下午5點至6點，對生日蛋糕商品進行折扣讓利活動，那么想參加折扣活動的顧客，就要在時間上滿足這樣的條件（周二并且7:00PM～8:00PM或者周六并且5:00PM～6:00PM），這里就用到了邏輯關系，C#中也提供了這樣的邏輯運算符來進行邏輯運算。

邏輯運算符是對真和假這兩種布爾值進行運算，運算后的結果仍是一個布爾值，C#中的邏輯運算符主要包括&（&&）（邏輯與）、|（||）（邏輯或）、!（邏輯非）。在邏輯運算符中，除了“!”是單目運算符之外，其他都是雙目運算符。表4.4列出了邏輯運算符的用法和說明。

使用邏輯運算符進行邏輯運算時，其運算結果如表4.5所示。

【例4.03】創建一個控制臺應用程序，使用代碼實現4.1.5節開始描述的場景—參加面包店的打折活動，代碼如下：（實例位置：資源包\源碼\04\4.03）

程序運行結果如圖4.5和圖4.6所示。

4.1.6　位運算符

位運算符的操作數類型是整型，可以是有符號的也可以是無符號的。C#中的位運算符有位與、位或、位異或和取反運算符，其中位與、位或、位異或為雙目運算符，取反運算符為單目運算符。位運算是完全針對位方面的操作，因此，它在實際使用時，需要先將要執行運算的數據轉換為二進制，然后才能進行執行運算。

1. “位與”運算

“位與”運算的運算符為“&”，“位與”運算的運算法則是：如果兩個整型數據a、b對應位都是1，則結果位才是1，否則為0。如果兩個操作數的精度不同，則結果的精度與精度高的操作數相同，如圖4.7所示。

2. “位或”運算

“位或”運算的運算符為“|”，“位或”運算的運算法則是：如果兩個操作數對應位都是0，則結果位才是0，否則為1。如果兩個操作數的精度不同，則結果的精度與精度高的操作數相同，如圖4.8所示。

3. “位異或”運算

“位異或”運算的運算符是“^”，“位異或”運算的運算法則是：當兩個操作數的二進制表示相同（同時為0或同時為1）時，結果為0，否則為1。若兩個操作數的精度不同，則結果數的精度與精度高的操作數相同，如圖4.9所示。

4. “取反”運算

“取反”運算也稱“按位非”運算，運算符為“～”。“取反”運算就是將操作數對應二進制中的1修改為0，0修改為1，如圖4.10所示。

4.1.7　移位運算符

C#中的移位運算符有兩個，分別是左移位<<和右移位>>，這兩個運算符都是雙目運算符，它們主要用來對整數類型數據進行移位操作。移位運算符的右操作數不可以是負數，并且要小于左操作數的位數。下面分別對左移位<<和右移位>>進行講解。

1. 左移位運算符<<

左移位運算符<<是將一個二進制操作數向左移動指定的位數，左邊（高位端）溢出的位被丟棄，右邊（低位端）的空位用0補充。左移位運算相當于乘以2的n次冪。

例如，int類型數據48對應的二進制數為00110000，將其左移1位，根據左移位運算符的運算規則可以得出（00110000<<1）=01100000，所以轉換為十進制數就是96（48*2）；將其左移2位，根據左移位運算符的運算規則可以得出（00110000<<2）=11000000，所以轉換為十進制數就是192（48*2²），其執行過程如圖4.11所示。

2. 右移位運算符>>

右移位運算符>>是將一個二進制操作數向右移動指定的位數，右邊（低位端）溢出的位被丟棄，而在填充左邊（高位端）的空位時，如果最高位是0（正數），左側空位填入0；如果最高位是1（負數），左側空位填入1。右移位運算相當于除以2的n次冪。

正數48右移1位的運算過程如圖4.12所示。

負數–80右移2位的運算過程如圖4.13所示。

4.1.8　條件運算符

條件運算符用“?:”表示，它是C#中唯一的三目運算符，該運算符需要3個操作數，形式如下：

其中，表達式1是一個布爾值，可以為真或假，如果表達式1為真，返回表達式2的運算結果，如果表達式1為假，則返回表達式3的運算結果。例如：

另外，條件運算符的結合性是從右向左的，即從右向左運算，例如：

等價于：

【例4.04】創建一個控制臺應用程序，使用條件運算符判斷輸入年齡所處的階段，并輸出相應的提示信息，代碼如下：（實例位置：資源包\源碼\04\4.04）

程序運行結果如圖4.14所示。

4.2　運算符優先級與結合性

C#中的表達式是使用運算符連接起來的符合C#規范的式子，運算符的優先級決定了表達式中運算執行的先后順序。運算符優先級其實相當于進銷存的業務流程，如進貨、入庫、銷售、出庫，只能按這個步驟進行操作。運算符的優先級也是這樣的，它是按照一定的先后順序進行計算的，C#中的運算符優先級由高到低的順序依次是：

（1）單目運算符。

（2）算術運算符。

（3）移位運算符。

（4）關系運算符。

（5）邏輯運算符。

（6）條件運算符。

（7）賦值運算符。

如果兩個運算符具有相同的優先級，則會根據其結合性確定是從左至右運算，還是從右至左運算。表4.6列出了運算符從高到低的優先級順序及結合性。

4.3　小結

本章主要的內容是運算符，幾種常用的運算符需要讀者重點掌握。在應用程序開發中，運算符被頻繁地使用，可見其重要性。最常見的運算符有算術運算符、自增自減運算符、賦值運算符、關系運算符、邏輯運算符、位運算符以及其他一些特殊的運算符。如果表達式中需要同時存在幾個運算符，那么就必須考慮運算符的優先級順序，優先級順序高的要比優先級順序低的先被執行。

4.4　實戰

4.4.1　實戰一：誰家是“超生游擊隊”

國家推出二胎政策，A家庭陸續生了2個孩子，B家庭陸續生了4個孩子，哪個家庭屬于超生家庭？實戰效果如圖4.15所示。（實例位置：資源包\源碼\04\實戰\01）

4.4.2　實戰二：模擬用戶登錄

使用邏輯運算符判斷用戶輸入的用戶名和密碼是否同時滿足條件，如果是，輸出“登錄成功”，否則，輸出“登錄失敗”。提示：默認的用戶名和密碼分別是mr和mrsoft，另外，該程序實現時需要用到關系運算符“==”和條件運算符“?:”。登錄成功和失敗的效果分別如圖4.16和圖4.17所示。（實例位置：資源包\源碼\04\實戰\02）