C言語の演算子

目次

1. 算術演算子
   1. 加算
   2. 減算
   3. 乗算
   4. 除算
   5. 剰余
   6. 累乗
2. 増分演算子
   1. 前置増分演算子
   2. 後置増分演算子
3. 減分演算子
   1. 前置減分演算子
   2. 後置減分演算子
4. 演算子の優先順位

算術演算子

算術演算子（さんじゅつえんざんし）とは、数値同士の計算を行うための記号や記法のことである。主にプログラミングや数学で使われ、加算・減算・乗算・除算などの基本計算を表す。C言語には、以下に示す算術演算子がある。

加算

C言語において加算（足し算）を行うには、+ 演算子を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 1 + 2;
  printf("%d\n", i);
}

減算

C言語において減算（引き算）を行うには、- 演算子を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 1 - 2;
  printf("%d\n", i);
}

乗算

C言語において乗算（掛け算）を行うには、* 演算子を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 2 * 3;
  printf("%d\n", i);
}

除算

C言語において除算（割り算）を行うには、/ 演算子を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  float f = 5.0 / 2.0;
  printf("%f\n", f);
}

整数型で割り算する場合、端数は切り捨てられる。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 5 / 2;
  printf("%d\n", i);
}

剰余

C言語において剰余（割った余り）を求めるには、% 演算子を使う。

割った余りを計算できるのは整数型のみである。実数型（float, double）で剰余を計算するソースコードはコンパイルエラーとなる。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 5 % 2;
  printf("%d\n", i);
}

累乗

C言語において、累乗（べき乗）の計算をする演算子は無い。C言語で累乗乗を求めるには、pow関数を使う。

#include <math.h>

double pow(double x, double y);

pow関数は、次のように使う。

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(int argc, char **argv) {
  double x, y, z;

  x = 2.0;
  y = 3.0;
  z = pow(x,y);

  printf("%lf の %lf 乗は %lf\n", x, y, z);
}

=

C言語において変数に値を代入するには、= 演算子を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 1;
  printf("%d\n", i);
}

+=

C言語において加算と代入を同時に行うには、+= 演算を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 1;
  i += 2; /* i = i + 2; と同じ */
  printf("%d\n", i);
}

-=

C言語において減算と代入を同時に行うには、-= 演算を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 2;
  i -= 1; /* i = i - 1; と同じ */
  printf("%d\n", i);
}

*=

C言語において乗算と代入を同時に行うには、*= 演算を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 2;
  i *= 3; /* i = i * 3; と同じ */
  printf("%d\n", i);
}

/=

C言語において除算と代入を同時に行うには、/= 演算を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 4;
  i /= 2; /* i = i / 2; と同じ */
  printf("%d\n", i);
}

%=

C言語において剰余と代入を同時に行うには、%= 演算を使う。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
  int i = 5;
  i %= 2; /* i = i % 2; と同じ */
  printf("%d\n", i);
}

増分演算子

増分演算子（インクリメント演算子）とは、変数の値を１つ増やす演算子である。変数の値を増やしてから変数の値を評価する前置増分演算子と、変数の値を評価してから変数の値を増やす後置増分演算子がある。

前置増分演算子

前置増分演算子は、以下に示す順序で演算と評価を行う。

1. 変数の値を１つ増やす
2. 変数の値を評価する

前置増分演算子の例を次に示す。

int x = 1;
int y = ++x; // x = 2, y = 2

これは、次のコードと同じである。

int x = 1;
int y;
x = x + 1;
y = x;

後置増分演算子

後置増分演算子は、以下に示す順序で演算と評価を行う。

1. 変数の値を評価する
2. 変数の値を１つ増やす

後置増分演算子の例を次に示す。

int x = 1;
int y = x++; // x = 2, y = 1

これは、次のコードと同じである。

int x = 1;
int y;
y = x;
x = x + 1;

減分演算子

減分演算子（デクリメント演算子）とは、変数の値を１つ減らす演算子である。変数の値を減らしてから変数の値を評価する前置減分演算子と、変数の値を評価してから変数の値を減らす後置減分演算子がある。

前置減分演算子

前置減分演算子は、以下に示す順序で演算と評価を行う。

1. 変数の値を１つ減らす
2. 変数の値を評価する

前置減分演算子の例を次に示す。

int x = 1;
int y = --x; // x = 0, y = 0

これは、次のコードと同じである。

int x = 1;
int y;
x = x - 1;
y = x;

後置減分演算子

後置減分演算子は、以下に示す順序で演算と評価を行う。

1. 変数の値を評価する
2. 変数の値を１つ減らす

後置減分演算子の例を次に示す。

int x = 1;
int y = x--; // x = 0, y = 1

これは、次のコードと同じである。

int x = 1;
int y = x;
x = x - 1;

比較演算子

比較演算子とは、2つの値を比較する演算子である。

論理演算子

論理演算子とは、ANDやOR、NOTなどの論理演算を行う演算子である。

ビット演算子

ビット演算子とは、ビット演算を行う演算子である。

&

C言語における & は、ビット毎の論理積 (AND) を示す演算子である。

x = 0b11111111 & 0b00001111; /* 0b00001111 */

|

C言語における | は、ビット毎の論理和 (OR) を示す演算子である。

x = 0b00001111 | 0b11110000; /* 0b11111111 */

<<

C言語における << は、左シフトを示す演算子である。

プログラミング言語によっては算術シフトと論理シフトで演算子が異なることがあるが、C言語ではそのような違いはない。符号付き (signed) 数値をシフトする場合は算術シフト、符号無し (unsigned) 数値をシフトする場合は論理シフトとなる。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
  printf("%d\n", 1 << 1);
  printf("%d\n", 1 << 2);
}

上記プログラムの実行結果を以下に示す。

$ gcc -o example example.c
$ ./example
2
4

>>

C言語における >> は、右シフトを示す演算子である。

プログラミング言語によっては算術シフトと論理シフトで演算子が異なることがあるが、C言語ではそのような違いはない。符号付き (signed) 数値をシフトする場合は算術シフト、符号無し (unsigned) 数値をシフトする場合は論理シフトとなる。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
  printf("%d\n", 8 >> 1);
  printf("%d\n", 8 >> 2);
}

上記プログラムの実行結果を以下に示す。

$ gcc -o example example.c
$ ./example
4
2

sizeof

sizeof演算子は、データ型や変数の大きさをバイト単位で返します。

sizeof(データ型)

sizeof(変数名)

例えば sizeof(short)は2を返します。

配列を指定したときは、配列全体の大きさを返します。例えば short s[32]; という配列があった場合、sizeof(s) は64を返します。

#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
  int i;
  int j[2]
  printf("%zu\n", sizeof(int));
  printf("%zu\n", sizeof(i));
  printf("%zu\n", sizeof(j));
}

上記プログラムの実行結果を以下に示す。

$ gcc -o example example.c
$ ./example
4
4
8

三項演算子

三項演算子とは、被演算子を3つとる演算子のことである。英語では「ternary operator」という。C言語では三項演算子を次のように記述する。

条件式 ? 値1 : 値2

条件式が真であれば値1が評価され、条件式が偽であれば値2が評価される。たとえば、三項演算子は次のように使う。

max = (a > b ? a : b);

a の値が b の値より大きければ max = a が実行され、a の値が b の値以下であれば max = b が実行される。

三項演算子を使った式を、if文を使って表現すると次のようになる。

if (a > b) {
  max = a;
} else {
  max = b;
}

演算子の優先順位

演算子には優先順位があります。次に演算子の優先順位を示します。

（優先順位の高い演算子である）括弧で括ることにより、演算子の優先順位を変えることができます。

次の例では、まず b * c が計算されて、その値と a が足し算されます。

ans = a + b * c;

括弧で括ることにより、a + b を先に計算させることができます。

ans = (a + b) * c;

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