上一篇 <一起學習C語言：C語言基本語法(一)> 中，我們瞭解if語句的語法和不同的應用場景，以及語句塊的使用方式。本篇文章中，我們分析邏輯運算符的用法，並通過幾個示例分析邏輯運算符之間的執行順序。
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2. 邏輯運算符
2.1 邏輯運算符用法
2.2 布爾型變量
2.3 邏輯表達式
2.4 邏輯運算符的優先級
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章節內容：
2. 邏輯運算符
部分場景下，一個簡單條件已無法滿足判斷需求時，可以通過對多個簡單條件優化，組成複合條件。
【例2.1】 如果今天不上班，並且健身房照常營業，那麼我會去健身房鍛鍊。
這個示例是由兩個簡單條件組成的複合條件：1. 今天是否上班；2. 健身房是否營業。只有這兩個條件都滿足時，纔去健身房。
2.1 邏輯運算符用法
邏輯運算符分爲三種：與(&&)、或(||)、非(!)。參考圖2.1-1 邏輯運算符表：
| 邏輯運算符 | 英文名 | 含義 | 相近含義 | 舉例 | 說明 |
|---|---|---|---|---|---|
| && | AND | 邏輯與 | 且/而且 | a && b | 如果a和b都爲真，則表達式成立，否則表達式不成立 |
| || | OR | 邏輯或 | 或者 | a || b | 如果a或b其中一個爲真，則表達式成立，否則表達式不成立 |
| ! | NOR | 邏輯非 | 不等於 | !a | 如果a爲假，則!a爲真，表達式成立，如果a爲真，則!a爲假，表達式不成立 |
現在我們分析 【例2.1】：
根據這個例子，我們選擇使用“&&”，表示式爲：if (今天不上班 && 健身房照常營業)。
表達式成立代碼：
int a = 1, b = 1;
if (a == 1 && b == 1)
{
printf(“表達式成立。”);
}
else
{
printf(“表達式不成立。”);
}
【例2.2】 班主任在同學們的提議下組織一次春遊活動。如果參團人數達到50人，使用班級費用報銷活動費用。如果參團人數少於50人，則由每位參團同學交納20元錢用於活動費用，如果同學們不願交納活動費用，則取消春遊活動。
根據這個例子，我們選擇使用“||”，表示式爲：if (參團人數大於等於50人 || 每位參團同學交納20元錢)。
表達式不成立代碼：
int a = 49, b = 0;
if (a >= 50 || b == 20)
{
printf(“本次春遊活動組織成功，同學們可以玩耍一天了。”);
}
else
{
printf(“本次春遊組活動織失敗，同學們繼續上課。”);
}
程序分析：
【例2.1】 和 【例2.2】 實現代碼中，我們分別使用了與、或運算符，並通過對變量值修改，製造出表達式成立和表達值不成立兩種情況。在實際編程中，我們需要考慮更多的因素，比如：數據是否異常、數據值範圍不明確、運算符的優先級等問題。
邏輯與、或運算符分析：
“&&”、“||”屬於雙目運算符，它需要有兩個運算對象，比如： (a != 0) && (b != 0) ，(a != 0) || (a > b)。“&&”和“||”的執行順序都是從左向右，即先判斷左側條件，然後判斷右側條件。
現在，我們還沒有講述“!”運算符，彆着急！我們先了解一個新的變量，參考這個變量更容易理解。
2.2 布爾型變量
在C99標準中，增加了一種稱作“邏輯型”的單字節數據類型，一般叫做布爾型。布爾型的原型是_Bool關鍵字，定義在<stdbool.h>文件中，程序中一般使用它的宏定義bool。bool類型擁有兩個符號常量true和false，true代表1，false代表0，程序中用它們表示真和假。
布爾型在程序可以這麼用：
int a = 1, b = 2;
bool c = a < b; //關係賦值
或 bool a = true, b = false; //直接賦值
【2.3】 班主任在同學們的提議下組織一次春遊活動。如果參團人數少於50人，使用班級費用報銷活動費用。如果參團人數達到50人，則由每位參團同學交納20元錢用於活動費用，如果同學們不願交納活動費用，則取消春遊活動。
（1） 根據這個例子，我們選擇使用“!”，表示式爲：if (!(參團人數大於等於50人 || 每位參團同學交納20元錢))。
表達式成立代碼：
int a = 20, b = 0;
if (!(a >= 50 || b == 20))
{
printf(“本次春遊活動組織成功，同學們可以玩耍一天了。”);
}
else
{
printf(“本次春遊組活動織失敗，同學們繼續上課。”);
}
（2） 現在使用bool對象編寫if語句，表示式爲：if (!c)。
表達式不成立代碼：
int a = 50, b = 0;
bool c = a >= 50 || b == 20;
if (!c)
{
printf(“本次春遊活動組織成功，同學們可以玩耍一天了。”);
}
else
{
printf(“本次春遊組活動織失敗，同學們繼續上課。”);
}
程序分析：
【例2.3】 我們編寫兩種實現代碼：(1)採用“!”和“||”兩種邏輯運算符組合編寫，這種方式需要我們理解不同邏輯運算符之間的優先級關係，稍有不慎就會得到意料之外的結果。(2)採用“!”和布爾型對象組合編寫，這種方式可以讓我們更容易分析判斷邏輯，但在實際編程中，使用第一種(1)方式更直觀一些。
實現代碼(1)和(2)表達的意思相同，首先運算出邏輯或表達的值，然後通過“!”運算取反結果，即1取反爲0,0取反爲1。
邏輯非運算符分析：
“!”屬於單目運算符，它要求有一個運算對象，比如：!a，!(a > b)。“!”的執行順序是從右向做，即先判斷右側條件，然後結果取反，即“真”爲“假”，“假”爲“真”。
2.3 邏輯表達式
由邏輯運算符“控制”運算結果的表達式，稱爲邏輯表達式。邏輯表達式的結果由數字1或數字0，即“真”或“假”表示，結果爲“真”時，即表達式成立，結果爲“假”時，即表達式不成立。而在一個條件中，“假”由0表示，而“真”由非0值表示，比如：
- !(條件)：
| 形式 | 描述 | 非運算形式 | 結果 |
|---|---|---|---|
| !-2，!2，!(a = -2) | 條件得到的都是非0值，由“真”表示。 | !真 | “假”，即0。 |
| !0，!(a = 0) | 條件得到的值都爲0，由“假”表示。 | !假 | “真”，即1。 |
- 條件1 && 條件2：
| 形式 | 描述 | 與運算形式 | 結果 |
|---|---|---|---|
| 0 && (a = -2) | 它的條件1得到的值爲0，即“假”，直接可以得出“&&”運算結果。 | 假 && 不需要運算 | “假”，即0。 |
| (a = 2) && 0 | 它的條件1中，首先變量a賦值爲2，得到條件值爲2，即“真”。它的條件2得到的值爲0，即“假”。 | 真 && 假 | “假”，即0。 |
| (a = 2) && (b = -2) | 它的條件1中，首先變量a賦值爲2，得到條件值爲2，即“真”。它的條件2中，首先變量b賦值爲-2，得到條件值爲-2，即“真”。 | 真 && 真 | “真”，即1。 |
- 條件1 || 條件2
| 形式 | 描述 | 或運算形式 | 結果 |
|---|---|---|---|
| 2 || (a = 0) | 它的條件1得到的值爲2，即“真”，直接可以得出“||”運算結果。 | 真 || 不需要運算 | “真”，即1。 |
| 0 && (a = -2) | 它的條件1得到的值爲0，即“假”。它的條件2中，首先變量a賦值爲-2，得到條件值爲-2，即“真”。 | 假 && 真 | “真”，即1。 |
| 0 && 0 | 它的條件1和條件2得到的值都爲0，即都爲“假”。 | 假 && 假 | “假”，即0。 |
2.4 邏輯運算符的優先級
在一個邏輯表達式中，可以包含多個邏輯運算符，比如：!(a != 0) && (a > 2) || (b == 0)。這時候，需要我們瞭解每個邏輯運算符的優先順序，才能設計出我們需要的表達式。下面我們編寫個示例，分析出它們之間的執行順序。
【例2.4】 通過“!(a != 0) && (a > 2) || (b == 0)”表達式分析出“！”、“&&”和“||”之間的執行順序。
根據不同邏輯運算符的特性，我們可以把示例中的表達式分成多個部分單獨運算：
【部分1】 通過“&&”運算符編寫出結果爲“真”的表達式：
int a = 20;
if ((a != 0) && (a > 2))
{
printf(“表達式成立。”);
}
else
{
printf(“表達式不成立。”);
}
【部分1】 執行結果：
輸出：“表達式成立。”。
【部分2】 在部分1的實現代碼中，分別在表達式左側和右側判斷條件前增加“！”運算符，並輸出結果：
【部分2.1】 左側增加“！”運算符：
int a = 20;
if (!(a != 0) && (a > 2))
{
printf(“表達式成立。”);
}
else
{
printf(“表達式不成立。”);
}
【部分2.1】 執行結果：
輸出結果爲：“表達式不成立。”。
【部分2.2】 右側增加“！”運算符：
int a = 20;
if ((a != 0) && !(a > 2))
{
printf(“表達式成立。”);
}
else
{
printf(“表達式不成立。”);
}
【部分2.2】 執行結果：
輸出結果爲：“表達式不成立。”。
【部分2】 執行分析：
| 示例原型 | 運算表達式 | 結果 |
|---|---|---|
| (a != 0) && (a > 2) | 真 && 真 | “真”，即1。 |
| !(a != 0) && (a > 2) | 假 && 真 | “假”，即0。 |
| (a != 0) && !(a > 2) | 真 && 假 | “假”，即0。 |
【部分2】 實現代碼，在“與”表達式成立的基礎上，分別在左側和右側條件前增加“非”運算符，值都爲“假”。可以推算出“與”的優先級低於“非”，即“!”->“&&”。
接下來計算“與”和“或”之間的執行順序，如果“與”的優先級高於“或”，那麼不用再繼續判斷，即可得出結論。
【部分3】 在部分1的實現代碼中，分別在表達式左側和右側判斷條件增加“||”運算符和條件，並輸出結果：
【部分3.1】 左側增加“||”運算符和條件：
int a = 20, b = 0;
if ((b == 0) || (a != 0) && (a < 20))
{
printf(“表達式成立。”);
}
else
{
printf(“表達式不成立。”);
}
【部分3.1】 執行結果：
輸出結果爲：“表達式成立。”。
【部分3.1】 執行分析：
這個示例比較燒腦，我們分析一下它的執行思路。
如果程序先執行“(b == 0) || (a != 0)”這部分，得到結果爲“真”， (a < 20)得到的結果爲“假”，可以得到“與”表達式“真 && 假”，示例結果爲“假”，表達式不成立。
但實際結果爲“真”，只能先執行“與”表達式，得到結果爲“假”，然後執行“或”表達式“真 || 假”，示例結果爲“真”，表達式成立。
【部分3.2】 右側增加“||”運算符和條件：
int a = 20, b = 0;
if ((a < 0) && (a > 2) || (b == 0))
{
printf(“表達式成立。”);
}
else
{
printf(“表達式不成立。”);
}
【部分3.2】 執行結果：
輸出結果爲：“表達式成立。”。
【部分3.2】 執行分析：
如果程序先執行“(a > 2) || (b == 0)”這部分，得到結果爲“真”，(a < 0)得到的結果爲“假”，可以得到“與”表達式“假 && 真”，示例結果爲“假”，表達式不成立。
但這裏的實際結果也爲“真”，只能先執行“與”表達式，得到結果爲“假”，然後執行“或”表達式“假 || 真”，示例結果爲“真”，表達式成立。
【部分3】 執行分析：
| 示例原型 | 運算表達式 | 結果 |
|---|---|---|
| (a != 0) && (a > 2) | 真 && 真 | “真”，即1。 |
| (b == 0) || (a != 0) && (a < 20) | 真 || (真 && 假) | “真”，即1。 |
| (a < 0) && (a > 2) || (b == 0) | (假 && 真) || 真 | “真”，即1。 |
部分3實現代碼，在“與”表達式成立的基礎上，分別在左側和右側條件增加“或”運算符和條件，值都爲“真”。可以推算出“與”的優先級高於“或”，即“&&”->“||”。
程序分析：
【例2.4】 我們通過三部分表達出了邏輯運算符之間的關係，首先通過“與”運算符和“非”運算符比較，得出“非”的優先級高於“與”，然後通過“與”運算符和“或”運算符比較，得出“與”的優先級高於“或”的結論。
“與”、“或”、“非”，之間的優先級關係爲：“非”高於“與”，“與”高於“或”，即“!” ->“&&” ->“||”。
實際編程中，在我們不清楚運算符之間的優先級時，可以通過小括號進行代碼保護，比如：!( (a < 0) && ( (a > 2) || (b == 0) ) )。
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