在 C 语言中遵循运算顺序

简介

在本实验中，你将学习在C编程中执行基本算术运算时如何遵循运算顺序。你将从声明变量和构建表达式开始，然后探索如何使用括号来控制求值顺序。最后，你将打印最终结果以观察运算顺序的影响。本实验涵盖了C语言中基本算术运算的基本概念，这些概念对于构建更复杂的程序至关重要。

Skills Graph

声明变量并构建表达式

在这一步中，你将学习如何在C语言中声明变量并创建一个展示运算顺序的算术表达式。

首先，在 ~/project 目录下创建一个新的C文件：

cd ~/project
nano order_of_operations.c

现在，输入以下代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 5;
    int c = 3;

    int result = a + b * c;

    printf("Result of a + b * c: %d\n", result);

    return 0;
}

让我们来分析一下这段代码：

• 我们声明了三个整型变量：a、b 和 c
• 我们创建了一个表达式 a + b * c，它将展示默认的运算顺序
• printf 语句将输出这个计算的结果

编译并运行该程序：

gcc order_of_operations.c -o order_of_operations
./order_of_operations

示例输出：

Result of a + b * c: 25

在这个例子中，由于C语言中的标准运算顺序，乘法 (b * c) 在加法 (a +...) 之前执行。计算结果等同于 a + (b * c)，即 10 + (5 * 3) = 10 + 15 = 25。

使用括号控制求值顺序

在这一步中，你将学习如何使用括号来改变C语言算术表达式中的运算顺序。

打开之前的文件来修改代码：

cd ~/project
nano order_of_operations.c

将之前的代码替换为以下内容：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 5;
    int c = 3;

    // 使用括号来改变求值顺序
    int result_with_parentheses = a + (b * c);
    int result_without_parentheses = a + b * c;

    printf("带括号的结果 (a + (b * c)): %d\n", result_with_parentheses);
    printf("不带括号的结果 (a + b * c): %d\n", result_without_parentheses);

    return 0;
}

编译并运行程序：

gcc order_of_operations.c -o order_of_operations
./order_of_operations

示例输出：

带括号的结果 (a + (b * c)): 25
不带括号的结果 (a + b * c): 25

在这个例子中：

• a + (b * c) 明确显示乘法先进行
• 结果与上一个例子相同，因为默认的运算顺序已经是先进行乘法再进行加法
• 括号有助于使预期的运算顺序清晰明了，并且可以改变更复杂表达式中的计算结果

打印最终结果

在这一步中，你将通过创建一个更复杂的算术表达式并打印详细结果来扩展上一个示例，以展示运算顺序。

打开文件来修改代码：

cd ~/project
nano order_of_operations.c

将之前的代码替换为以下内容：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 5;
    int c = 3;
    int d = 2;

    // 包含多个运算的复杂表达式
    int result_default = a + b * c - d;
    int result_with_parentheses = a + (b * c - d);

    printf("原始表达式分解:\n");
    printf("a = %d, b = %d, c = %d, d = %d\n", a, b, c, d);

    printf("\n默认求值 (a + b * c - d):\n");
    printf("步骤1: b * c = %d\n", b * c);
    printf("步骤2: a + (b * c) = %d\n", a + (b * c));
    printf("步骤3: (a + b * c) - d = %d\n", result_default);

    printf("\n括号内求值 (a + (b * c - d)):\n");
    printf("步骤1: b * c - d = %d\n", b * c - d);
    printf("步骤2: a + (b * c - d) = %d\n", result_with_parentheses);

    return 0;
}

编译并运行程序：

gcc order_of_operations.c -o order_of_operations
./order_of_operations

示例输出：

原始表达式分解:
a = 10, b = 5, c = 3, d = 2

默认求值 (a + b * c - d):
步骤1: b * c = 15
步骤2: a + (b * c) = 25
步骤3: (a + b * c) - d = 23

括号内求值 (a + (b * c - d)):
步骤1: b * c - d = 13
步骤2: a + (b * c - d) = 23

要点：

• 代码展示了括号如何改变运算顺序
• 我们展示了表达式的逐步求值过程
• 两个表达式最终结果相同（23）

总结

在本实验中，你学习了如何在C编程中遵循运算顺序。首先，你声明了变量并构建了一个算术表达式来展示默认的运算顺序，即乘法在加法之前执行。然后，你使用括号来控制求值顺序并改变表达式的结果。通过理解运算顺序的重要性并有效地使用括号，你可以编写更准确、更可预测的C程序。