4.4　运算符

运算符是处理和操作数据的一种符号单元，其作用是标识出数据与数据之间的运算关系，帮助程序来操作这些数据的运算过程。

运算符，又称为操作符。在C#中有6种运算符，包括算术运算符、赋值运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符和特殊运算符。本节将逐一讲解各类运算符的使用。

4.4.1　算术运算符

算术运算符的作用是对整数型，或者实数型变量进行各种基本的算术运算。在C#中，算术运算符包括7种，如表4-7所示显示了C#支持的所有算术运算符。

表4-7　算术运算符

【例4-10】编写程序，声明两个变量，对这两个变量进行算术运算操作。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project10”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了算术运算符的操作。在代码中，首先定义三个变量，分别为a、b、c，并对变量a和b进行赋值；接着将运算的结果赋给变量c。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-13所示。

图4-13　算术运算符

自增自减运算符是两个特殊的一元运算符。所谓元，是指操作数的数量，一个操作数为一元，两个操作数为两元，以此类推。

自增自减运算符除了分别进行加法运算和减法运算，还有赋值的功能，下面以自增运算符为例。

（1）后缀方式，变量先赋值再进行加法运算。

例如：

　　　int a=5,b;
　　　b=a++;

该段语句表示，先把a的值赋给b，然后再对a进行自增运算。所以，最后的结果a为6，b为5。

（2）前缀方法，变量先进行加法运算再赋值。

例如：

该段语句表示，先对a进行自增运算，然后再把a的值赋给b。所以，最后的结果a为6，b也为6。

【例4-11】编写程序，对一个变量进行自增自减运算。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project11”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了自增自减运算符的使用。在代码中首先定义两个整型变量a和b，接着对变量a赋值为1。

当变量a和b以自增自减运算符的后缀方式进行操作时，语句“b=a++;”表示先将a的值赋给b，然后再对变量a进行自加1，所以，输出a的值为2，b的值为1；然后将a初始化为1，语句“b=a--;”表示先将a的值赋给变量b，然后再对变量a进行自减1，所以输出a的值为0，b的值为1。

当变量a和b以自增自减运算符的前缀方式进行操作时，先将变量a初始化为1，语句“b=++a”表示先将a进行自加1，再赋给变量b，所以输出a的值为2，b的值也为2；然后再将a初始化为1，语句“b=--a”表示先对a进行自减1运算，然后赋给变量b，所以最后输出a为0，b也为0。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-14所示。

图4-14　自增自减运算符

4.4.2　赋值运算符

赋值运算符的作用是对常量和变量进行初始化，或者为变量赋予一个新的值。赋值运算符不仅可以在变量被声明时赋值，还可以对已经初始化的变量赋值。

例如：

　　　Type VariableName = Value
　　　VariableName = NewValue

如果为某个变量多次赋值，改变量的值以最新的赋值为标准。表4-8列出了C#支持的赋值运算符。

表4-8　赋值运算符

【例4-12】编写程序，定义两个变量，对这两个变量进行赋值运算。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project12”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了赋值运算符的使用。在代码中，首先定义两个整型变量a、c，并初始化赋值；然后通过赋值运算符对这两个变量进行赋值运算。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-15所示。

图4-15　赋值运算符

4.4.3　关系运算符

关系运算符又称为比较运算符，其作用是对运算符两侧的表达式进行比较，获取一个比较后的结果，若成立返回逻辑真true，否则返回逻辑假false。通常作为条件分支控制语句。表4-9显示了C#支持的所有关系运算符。

表4-9　关系运算符

【例4-13】编写程序，通过关系运算符对两个整数进行判断。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project13”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了关系运算符的使用。在代码中，首先定义两个整型变量a和b，并初始化赋值；然后通过使用关系运算符对这两个变量进行判断，最后输出判断的结果。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-16所示。

图4-16　关系运算符

4.4.4　逻辑运算符

逻辑运算符用来连接多个bool类型表达式，实现多个条件的复合判断。如表4-10所示显示了C#支持的所有逻辑运算符。

表4-10　逻辑运算符

【例4-14】编写程序，通过逻辑运算符对两个bool值进行判断。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project14”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了逻辑运算符的使用。在代码中，定义两个bool类型的变量a和b，首先对这两个值都赋予true值；然后通过if语句进行判断，由于a和b都为真，所以a&&b、a||b都为真；接着，对变量a赋予false值，对b赋予true值；最后再通过if语句进行判断，由于a值为假，b值为真，所以a&&b为假，但是!(a&&b)则为真。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-17所示。

图4-17　逻辑运算符

4.4.5　位运算符

在C#中可以对整型数据按位进行逻辑操作。位运算符&（与）、|（或）和^（异或）的真值表如表4-11所示。

表4-11　真值表

1. 位逻辑与运算（&）

位逻辑与运算将两个运算对象按位进行与运算。与运算的规则：1与1等于1，1与0等于0，0与0等于0。

例如，有两个整型变量A和B，其中，A=76，B=231，然后对这两个变量进行按位与计算。

图4-18　&运算

经过计算，十进制数76的二进制表达是0100 1100，十进制数231的二进制表达是1110 0111。对按位与操作符来说，只要对应的两个二进制位有一个为0时，结果就为0，如图4-18所示。

将得到的0100 0100转换成十进制数就是68，用C#语言表示就是：

　　　int result = 76 & 231;

2. 位逻辑或运算（|）

位逻辑或运算将两个运算对象按位进行或运算。或运算的规则是：1或1等于1，1或0等于1，0或0等于0。

图4-19　|运算

例如，有两个整型变量A和B，其中，A=38，B=53，然后对这两个变量进行按位或计算。

经过计算，十进制数38的二进制表达是0010 0110，十进制数53的二进制表达是0011 0101。对按位或操作符来说，只要对应的两个二进制位有一个为1时，结果就为1，如图4-19所示。

将得到的0011 0111转换成十进制就是55，用C#表示就是：

　　　int result = 38 | 53;

3. 位逻辑异或运算（^）

位逻辑异或运算将两个运算对象按位进行异或运算。异或运算的规则是：1异或1等于0，1异或0等于1，0异或0等于0。即：相同得0，相异得1。

图4-20　^运算

例如，有两个整型变量A和B，其中，A=138，B=43，然后对这两个变量进行按位异或计算。

经过计算，十进制数138的二进制表达是1000 1010，十进制数43的二进制表达是0010 1011。对按位异或操作符来说，当两个对应的二进位相异时，结果为1，如图4-20所示。

将得到的1010 0001转换成十进制就是161，用C#语言表示就是：

　　　int result = 138 ^ 43;

按位进行逻辑运算的意义在于，依次取被运算对象的每个位，进行逻辑运算，每个位的逻辑运算结果是结果值的每个位。

在进行&（与）、|（或）和^（异或）运算时，如果两个运算对象的类型一致，则运算结果的类型就是运算对象的类型。例如对两个int类型变量a和b做与运算，运算结果的类型还是int型。如果两个运算对象的类型不一致，则C#要对不一致的类型进行类型转换，变成一致的类型，然后进行运算。类型转换的规则同算术运算中整型量的转换规则一致。如表4-12所示列出了C#支持的位运算符。

表4-12　位运算符

4. 位逻辑非运算（~）

位逻辑非运算是单目的，只有一个运算对象。位逻辑非运算按位对运算对象的值进行非运算，即：如果某一位等于0，就将其转变为1；如果某一位等于1，就将其转变为0。

图4-21　~运算

例如，有个十进制数52进行取反计算。

经过计算，十进制数52的二进制表达是0011 0100，对取反操作符来说，对应的二进制数按位求反，0变成1，1变成0，如图4-21所示。

把得到的1100 1011转换成十进制就是203，用C#语言表示就是：

　　　int result = ~52;

5. 移位运算符

“<<”和“>>”运算符用于执行移位运算，分别称为左移位运算符和右移位运算符。对于X<<N和X>>N形式的运算，含义是将X向左或向右移动N位，得到的结果的类型与X相同。此处，X的类型只能是int、uint、long或ulong，N的类型只能是int，N的类型只能是int，或者显式转换为这些类型之一，否则编译程序时会出现错误。

（1）左移位运算符（<<）。

图4-22　<<运算

使用左移位运算符可以将二进制数据向左移位。其作用是所有的位都向左移动指定的次数，高次位就会丢失，低位以0来填充，移位操作从不导致溢出，如图4-22所示。

（2）右移位运算符（>>）。

右移位运算符是把二进制数据向右移位，其作用是所有的位都向右移动指定的次数。

图4-23　>>运算

注意：如果第一个操作数是int或uint（32位数），则移位数由第二个操作数的低5位给出，如果第一个操作数是long或ulong（64位数），则移位数由第二个操作数的低6位给出。如果第一个操作数为int或long，则右移位是算术移位（高序空位设置为符号位）。如果第一个操作数是uint或ulong类型，则右移位是逻辑移位（高位填充0），如图4-23所示。

【例4-15】编写程序，使用位运算符，对两个变量进行运算。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project15”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了位运算符的使用。在代码中，首先定义三个int类型的变量a、b、c；然后对a赋值为60，b赋值为13；接着，使用位运算符将变量a和b的运算结果赋给变量c。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-24所示。

图4-24　移位运算符

4.4.6　特殊运算符

和C语言相比，在C#中多了一些特殊的运算符，如typeof、is和as。表4-13列出了C#支持的其他一些重要的运算符。

表4-13　特殊运算符

1. sizeof运算符

sizeof运算符用于获取值类型的字节大小。例如，可以检索int类型的大小：

　　　int intSize = sizeof(int);
　　　Console.WriteLine(intSize);

注意：

（1）sizeof运算符仅适用于值类型，而不适用于引用类型。

（2）不能重载sizeof运算符。

2. typeof运算符

typeof运算符用于获得指定类型在system名字空间中定义的类型名字。typeof表达式采用以下格式：

　　　System.Type type = typeof(x);

注意：

（1）typeof(x)中的x，必须是具体的类名、类型名称等，不可以是变量名称。

（2）不能重载typeof运算符。

【例4-16】编写程序，利用typeof运算符获取类型的信息。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project16”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】typeof运算符的主要作用是将类型的信息当作字符串返回。而在本段代码中，通过使用typeof，把char、int、float、double[]和string类型的对象信息当作字符串输出。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-25所示。

图4-25　typeof运算符

3. &和*运算符

（1）&运算符既可作为一元运算符也可作为二元运算符。在当作一元运算符时称为取地址运算符，用于返回变量的地址。在当作二元运算符时，对两个整型数据进行逻辑按位与操作。

（2）*运算符同样既可作为一元运算符也可作为二元运算符。在作为一元运算符时，称为取消引用运算符或者间接寻址运算符，用于对指针执行读取和写入操作。在作为二元运算符时，用于表示乘法运算符。

注意：&和*在作为一元运算符使用时，仅可用于不安全的上下文，通过使用unsafe关键字表示，并且需要/unsafe编译器选项。

在设置编译器选项时，首先在Visual Studio 2017开发环境中打开项目的“属性”页，接着单击“生成”属性页，最后选中“允许不安全代码”复选框即可。

【例4-17】编写程序，获取一个变量的地址，并输出该地址所指向的值。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project17”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了&和*运算符的使用。在代码中，首先定义一个整型变量i，并赋值为5；然后使用取地址运算符&，获取变量i的地址；接着，再定义一个指针p，将i地址赋给指针p，并输出指针p所指向的地址；最后通过间接寻址运算符*，获取地址所指向的值，也就是变量i的值。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-26所示。

图4-26　&和*运算符

4. is和as运算符

在C#中关于类型的判断和转换有is和as这两个操作符。

（1）is运算符用于检查变量是否为指定的类型。如果是，就返回true，否则就会返回false。

【例4-18】编写程序，判断整型变量a是否为整型。

① 在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project18”的文件。

② 在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了is运算符的使用。在代码中，首先定义一个int类型的变量a，并赋值为1；然后再定义两个bool类型的变量x和y；接着将判断变量a为float类型的结果赋给x，将判断变量a为int类型的结果赋给y；最后输出判断结果。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-27所示。

图4-27　is运算符

（2）as运算符主要用于在兼容的引用类型之间执行转换。如果要转换的类型与指定类型兼容，转换就会成功，如果类型不兼容，则返回null，并且不抛出异常，因此转换是否成功可以通过结果是否为null进行判断。

【例4-19】编写程序，对一个引用类型的变量进行类型转换。

① 在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project19”的文件。

② 在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了as运算符的使用。在代码中，首先定义一个object类型的变量o，并进行初始化赋值；然后通过as运算符将变量o转换为string类型，再赋给变量s；最后输出这两个变量。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-28所示。

图4-28　as运算符

5. 条件运算符

条件运算符“?:”是C#中唯一的一个三元运算符，其语法格式如下：

　　　条件表达式？表达式1：表达式2；

该语句表示首先求出条件表达式的值（bool类型），为true时调用表达式1，为false时调用表达式2。其逻辑为“如果条件为真执行第一个，否则执行第二个”。

【例4-20】编写程序，使用条件运算符为变量赋予相应的值。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project20”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了条件运算符的使用。在代码中，首先定义两个整型变量a和b，并为a赋值为10；然后进行判断，如果a值为1条件成立，将20赋给变量b，否则就将30赋给变量b；接着判断a值为10的条件是否成立；最后输出两次的运算结果。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-29所示。

图4-29　条件运算符

4.4.7　运算符优先级

运算符的优先级确定表达式中项的组合，这会影响到一个表达式如何计算。某些运算符比其他运算符有更高的优先级，例如，乘除运算符具有比加减运算符更高的优先级。

例如，x=7+6*2，在这里，x被赋值为19，而不是15，因为运算符“*”具有比“+”更高的优先级，所以首先计算乘法“6*2”，然后再加上7。

如表4-14所示，按运算符优先级从高到低列出各个运算符，具有较高优先级的运算符出现在表格的上面，具有较低优先级的运算符出现在表格的下面。在表达式中，较高优先级的运算符会优先被计算。

表4-14　运算符优先级

【例4-21】编写程序，使用运算符计算出表达式的值。

（1）在Visual Studio 2017中，新建名称为“Project21”的文件。

（2）在代码编辑区域输入以下代码。

【程序分析】本例演示了运算符的优先级。在代码中首先定义了5个int类型的变量x、y、z、m和n，并为x赋值为20，y赋值为10，z赋值为15，n赋值为5；接着使用算术运算符和括号运算符将这4个赋值后的变量连接起来，并将运算后的值赋给变量m。

在Visual Studio 2017中的运行结果如图4-30所示。

图4-30　运算符优先级