C 語言運算符與表達式完整指南：優先級、結合性與類型詳解

運算符分類總覽（10 大類）

優先級與結合性完整表（高到低，共 15 級）

關鍵結合性規則

• 左結合：`a - b - c` 等價 `(a - b) - c`
• 右結合：`a = b = c` 等價 `a = (b = c)`；`a ? b : c ? d : e` 等價 `a ? b : (c ? d : e)`
• 一元運算符、賦值、條件、sizeof 為右結合

算術運算符細節

除法 `/` 與取模 `%`

• 整數除法：截斷向零（C99 標準），如 `5/2=2`, `-5/2=-2`
• 取模：`a % b` 與 `a / b` 滿足 `a = (a/b)*b + a%b`
• 負數取模：`-5 % 2 = -1`（C99），符號同被除數

自增/自減

• 前綴 `++i`：先增後用，回傳新值
• 後綴 `i++`：先用後增，回傳舊值
• 副作用順序點：同一表達式多次修改同一變量為未定義行為（如 `i = i++`）

位操作運算符實戰

// 設置第 n 位
x |= (1 << n);

// 清除第 n 位
x &= ~(1 << n);

// 翻轉第 n 位
x ^= (1 << n);

// 檢查第 n 位
if (x & (1 << n)) ...

// 取低 n 位
x & ((1 << n) - 1)

// 乘以 2^n
x << n

// 除以 2^n（無號/正數）
x >> n

注意：有號數右移為實現定義（算術右移保留符號位 / 邏輯右移補 0），跨平台請用無號數。

常見陷阱案例

1. 條件運算符優先級

int a = 1, b = 2, c = 3;
int x = a > b ? a : b > c ? b : c; // 等價 a>b ? a : (b>c ? b : c)

2. 逗號運算符 vs 函數參數

func(a, b, c);     // 3 個參數
func((a, b), c);   // 2 個參數，(a,b) 求值為 b

3. sizeof 運算元不求值

int i = 0;
sizeof(i++); // i 仍為 0

4. 邏輯運算符短路求值

if (p != NULL && p->val > 0) ... // 安全：p 為 NULL 時不解引用
if (p->val > 0 || p == NULL) ... // 危險：可能先求 p->val

最佳實踐建議

1. 複雜表達式加括號明確意圖，不依賴記憶優先級
2. 避免同一表達式多次副作用（`i++ + i++`）
3. 位操作優先使用無號整數
4. 善用短路求值簡化條件判斷
5. 啟用 `-Wparentheses` 警告捕捉潛在優先級誤解

總結

C 運算符豐富強大，但優先級與結合性規則複雜。掌握核心表格、理解結合性方向、警惕副作用與未定義行為，是寫出正確、可維護 C 代碼的基礎。