7.2利用关系运算符与表达式进行数值对比分析

目录

1、什么是真

2、其他真值

3、真值的问题

4、新的_Bool类型

5、优先级和关系运算符

本节源码

while循环经常依赖测试表达式作比较，这样的表达式被称为关系表达式（relational expression），出现在关系表达式中间的运算符叫做关系运算符（relational operator）。前面的示例中已经用过一些关系运算符，下表中列出了 C 语言的所有关系运算符。该表也涵盖了所有的数值关系（数字之间的关系再复杂也没有人与人之间的关系复杂）。

关系运算符常用于构造while语句和其他C语句（稍后讨论）中用到的关系表达式。这些语句都会检查关系表达式为真还是为假。下面有3个互不相关的while语句，其中都包含关系表达式。

while(number <6)
{
printf("Your　number　is　too　small.\n");
scanf("%d",　&number);
}
while(ch != '#')
{
count++;
scanf("%c",&ch);
}
while(scanf("%f",&num) == 1)
sum　=　sum　+　num;

注意，第2个while语句的关系表达式还可用于比较字符。比较时使用的是机器字符码（假定为ASCII）。但是，不能用关系运算符比较字符串。

虽然关系运算符也可用来比较浮点数，但是要注意：比较浮点数时，尽量只使用<和>。因为浮点数的舍入误差会导致在逻辑上应该相等的两数却不相等。例如，3乘以1/3的积是1.0。如果用把1/3表示成小数点后面6位数字，乘积则是.999999，不等于1。使用fabs()函数（声明在math.h头文件中）可以方便地比较浮点数，该函数返回一个浮点值的绝对值（即，没有代数符号的值）。例如，可以用类似程序清单的方法来判断一个数是否接近预期结果。

/************************************************************************
功能：浮点数比较
************************************************************************/
#include
#include
int main(void)
{
const double ANSWER = 3.14159;
double response;
printf("你知道pi的值是多少?\n");
scanf("%lf", &response);
while(fabs(response - ANSWER) > 0.0001)
{
printf("再试一次!\n");
scanf("%lf", &response);
}
printf("接近了!\n");
system("pause");
return 0;
}

输出结果：

你知道pi的值是多少?
3.14
再试一次!
3.141
再试一次!
3.1415
接近了!
请按任意键继续. . .


1、什么是真

这是一个古老的问题，但是对C而言还不算难。在C中，表达式一定有一个值，关系表达式也不例外。程序清单中的程序用于打印两个关系表达式的值，一个为真，一个为假。

/************************************************************************
功能：C中的真和假的值
************************************************************************/
#include
int main(void)
{
int true_val, false_val;
true_val = (10 > 2); // 关系为真的值
false_val = (10 == 2); // 关系为假的值
printf("true　=　%d;　false　=　%d　\n", true_val, false_val);
system("pause");
return 0;
}

程序清单把两个关系表达式的值分别赋给两个变量，即把表达式为真的值赋给true_val，表达式为假的值赋给false_val。运行该程序后输出如下：

true = 1; false = 0
请按任意键继续. . .

原来如此！对C而言，表达式为真的值是1，表达式为假的值是0。一些C程序使用下面的循环结构，由于1为真，所以循环会一直进行。

while(1)
{
...
}

2、其他真值

既然1或0可以作为while语句的测试表达式，是否还可以使用其他数字？如果可以，会发生什么？我们用下面程序清单来做个实验。

/************************************************************************
功能：哪些值为真
************************************************************************/
#include
int main(void)
{
int n = 3;
while(n)
printf("%2d　is　true\n", n--);
printf("%2d　is　false\n", n);
n = -3;
while(n)
printf("%2d　is　true\n", n++);
printf("%2d　is　false\n", n);
system("pause");
return 0;
}

 该程序的输出如下：

3　is　true
2　is　true
1　is　true
0　is　false
-3　is　true
-2　is　true
-1　is　true
0　is　false
请按任意键继续. . .


执行第1个循环时，n分别是3、2、1，当n等于0时，第1个循环结束。与此类似，执行第2个循环时，n分别是-3、-2和-1，当n等于0时，第2个循环结束。一般而言，所有的非零值都视为真，只有0被视为假。在C中，真的概念还真宽！

也可以说，只要测试条件的值为非零，就会执行 while 循环。这是从数值方面而不是从真/假方面来看测试条件。要牢记：关系表达式为真，求值得1；关系表达式为假，求值得0。因此，这些表达式实际上相当于数值。

许多C程序员都会很好地利用测试条件的这一特性。例如，用while(goats)替换while (goats !=0)，因为表达式goats != 0和goats都只有在goats的值为0时才为0或假。第1种形式（while (goats != 0)）对初学者而言可能比较清楚，但是第2种形式（while (goats)）才是C程序员最常用的。

3、真值的问题

C对真的概念约束太少会带来一些麻烦。例如，我们稍微修改一下《7.1 while循环》中的程序清单，修改后的程序如程序清单所示：

/************************************************************************
功能： 误用=会导致无限循环
************************************************************************/
#include
int main(void)
{
long num;
long sum = 0L;
int status;
printf("请输入要求和的整数");
printf("(q 退出):　");
status = scanf("%ld", &num);
while(status = 1)
{
sum = sum + num;
printf("请输入下一个整数(q 退出): \n");
status = scanf("%ld", &num);
}
printf("这些整数和为 %ld.\n", sum);
return 0;
}

运行该程序，其输出如下：

请输入要求和的整数(q 退出):　
12
请输入下一个整数(q 退出):
54
请输入下一个整数(q 退出):
45
请输入下一个整数(q 退出):
q
请输入下一个整数(q 退出):
请输入下一个整数(q 退出):
请输入下一个整数(q 退出):
。。。

（„„屏幕上会一直显示最后的提示内容，除非强行关闭程序。也许你根本不想运行这个示例。）

这个麻烦的程序示例改动了while循环的测试条件，把status == 1替换成status = 1。后者是一个赋值表达式语句，所以 status 的值为 1。而且，整个赋值表达式的值就是赋值运算符左侧的值，所以status  =  1的值也是1。这里，while (status = 1)实际上相当于while (1)，也就是说，循环不会退出。虽然用户输入q，status被设置为0，但是循环的测试条件把status又重置为1，进入了下一次迭代。

大家可能不太理解，程序的循环一直运行着，用户在输入q后完全没机会继续输入。如果scanf()读取指定形式的输入失败，就把无法读取的输入留在输入队列中，供下次读取。当scanf()把q作为整数读取时失败了，它把  q留下。在下次循环时，scanf()从上次读取失败的地方（q）开始读取，scanf()把q作为整数读取，又失败了。因此，这样修改后不仅创建了一个无限循环，还创建了一个无限失败的循环，真让人沮丧。好在计算机觉察不出来。对计算机而言，无限地执行这些愚蠢的指令比成功预测未来10年的股市行情没什么两样。

不要在本应使用==的地方使用=。一些计算机语言（如，BASIC）用相同的符号表示赋值运算符和关系相等运算符，但是这两个运算符完全不同（见下图 ）。赋值运算符把一个值赋给它左侧的变量；而关系相等运算符检查它左侧和右侧的值是否相等，不会改变左侧变量的值（如果左侧是一个变量）。

示例如下：

要注意使用正确的运算符。编译器不会检查出你使用了错误的形式，得出也不是预期的结果（误用=的人实在太多了，以至于现在大多数编译器都会给出警告，提醒用户是否要这样做）。如果待比较的一个值是常量，可以把该常量放在左侧有助于编译器捕获错误：

可以这样做是因为C语言不允许给常量赋值，编译器会把赋值运算符的这种用法作为语法错误标记出来。许多经验丰富的程序员在构建比较是否相等的表达式时，都习惯把常量放在左侧。

总之，关系运算符用于构成关系表达式。关系表达式为真时值为1，为假时值为0。通常用关系表达式作为测试条件的语句（如while和if）可以使用任何表达式作为测试条件，非零为真，零为假。

4、新的_Bool类型

在C语言中，一直用int类型的变量表示真/假值。C99专门针对这种类型的变量新增了_Bool类型。该类型是以英国数学家George  Boole的名字命名的，他开发了用代数表示逻辑和解决逻辑问题。在编程中，表示真或假的变量被称为布尔变量（Boolean variable），所以_Bool是C语言中布尔变量的类型名。_Bool类型的变量只能储存1（真）或0（假）。如果把其他非零数值赋给_Bool类型的变量，该变量会被设置为1。这反映了C把所有的非零值都视为真。

程序清单修改了程序清单6.8中的测试条件，把int类型的变量status替换为_Bool类型的变量input_is_good。给布尔变量取一个能表示真或假值的变量名是一种常见的做法。


/************************************************************************
功能：使用_Bool类型的变量 variable
************************************************************************/
#include
int main(void)
{
long num;
long sum = 0L;
_Bool input_is_good;
printf("请输入要求和的整数");
printf("(q 退出):　\n");
input_is_good = (scanf("%ld", &num) == 1);
while (input_is_good)
{
sum = sum + num;
printf("请输入下一个整数(q 退出): \n");
input_is_good = (scanf("%ld", &num) == 1);
}
printf("这些整数和为 %ld.\n", sum);
system("pause");
return 0;
}

注意程序中把比较的结果赋值给_Bool类型的变量input_is_good：

input_is_good = (scanf("%ld", &num) == 1);

 这样做没问题，因为==运算符返回的值不是1就是0。顺带一提，从优先级方面考虑的话，并不需要用圆括号把scanf(&＃8220;%ld&＃8221;, &num) == 1括起来。但是，这样做可以提高代码可读性。还要注意，如何为变量命名才能让while循环的测试简单易懂：

while (input_is_good)

C99提供了stdbool.h头文件，该头文件让bool成为_Bool的别名，而且还把true和false分别定义为1和0的符号常量。包含该头文件后，写出的代码可以与C++兼容，因为C++把bool、true和false定义为关键字。如果系统不支持_Bool类型，导致无法运行该程序，可以把_Bool替换成int即可。 程序清单输出如下：

请输入要求和的整数(q 退出):　
45
请输入下一个整数(q 退出):
15
请输入下一个整数(q 退出):
45
请输入下一个整数(q 退出):
q
这些整数和为 105.
请按任意键继续. . .


5、优先级和关系运算符

关系运算符的优先级比算术运算符（包括+和-）低，比赋值运算符高。这意味着x > y + 2和x > (y+ 2)相同，x = y > 2和x = (y > 2)相同。换言之，如果y大于2，则给x赋值1，否则赋值0。y的值不会赋给x。

关系运算符比赋值运算符的优先级高，因此，x_bigger = x > y;相当于x_bigger = (x > y);。
关系运算符之间有两种不同的优先级。

高优先级组： <<= >>=

低优先级组： == !=

与其他大多数运算符一样，关系运算符的结合律也是从左往右。因此：ex != wye == zee与(ex != wye) == zee相同

首先，C判断ex与wye是否相等；然后，用得出的值1或0（真或假）再与zee比较。我们并不推荐这样写，但是在这里有必要说明一下。

下表列出了目前我们学过的运算符的性质。附录B的参考资料II“C运算符”中列出了全部运算符的完整优先级表。

小结：while语句

关键字：while

一般注解：

while语句创建了一个循环，重复执行直到测试表达式为假或0。while语句是一种入口条件循环，也就是说，在执行多次循环之前已决定是否执行循环。因此，循环有可能不被执行。循环体可以是简单语句，也可以是复合语句。

形式：

while　(　expression　)
statement

在expression部分为假或0之前，重复执行statement部分。示例：

while　(n++　<　100)
printf(" %d %d\n",n, 2 * n + 1); // 简单语句
while　(fargo　<　1000)
{ // 复合语句
fargo　=　fargo　+　step;
step = 2 * step;
}

小结：关系运算符和表达式

关系运算符：

每个关系运算符都把它左侧的值和右侧的值进行比较。

<　　　　　小于

<=　　　　小于或等于

==　　　　等于

>=　　　　大于或等于

>　　　　　大于

!=　　　　不等于

关系表达式：

简单的关系表达式由关系运算符及其运算对象组成。如果关系为真，关系表达式的值为 1；如果关系为假，关系表达式的值为0。示例：

5 > 2为真，关系表达式的值为1

(2 + a) == a 为假，关系表达式的值为0