【摘要】我是一个有逻辑的人

一、前言

本文作者是从 2007 年开始学 C语言 的，不久又接触了C++，基本就是 C/C++ 技术栈写了 14 年的样子，不算精通，但也算差强人意。著有《夜深人静写算法》系列，且承诺会持续更新，直到所有算法都学完。主要专攻高中 OI 、大学 ACM、职场 LeetCode 的全领域算法。由于文章中采用 C/C++ 的语法，于是就有不少读者朋友反馈语言层面就被劝退了，更何况是算法。
于是，2021 年 06 月 12 日，《光天化日学C语言》 应运而生。这个系列文章主要服务于高中生、大学生以及职场上想入坑C语言的志同道合之人，希望能给祖国引入更多编程方面的人才，并且让自己的青春不留遗憾！
这一章的主要内容是逻辑运算符。

二、人物简介

第一位登场的就是今后会一直教我们C语言的老师 —— 光天。
第二位登场的则是今后会和大家一起学习C语言的没什么资质的小白程序猿 —— 化日。

三、逻辑运算符

1、概览

逻辑运算符是用来做逻辑运算的，也就是我们数学中常说的 “与或非”。
C语言中的逻辑运算符主要有三个，如下：

2、表示方式

C语言中的逻辑运算符和数学中的含义类似，但是表示方法截然不同，对应关系如下：

逻辑运算符释义	操作数个数	C语言表示	数学表示
与	二元操作符	`&&`	$\land$
或	二元操作符	`\|\|`	$\lor$
非	一元操作符	`!`	$\lnot$

二元操作符的操作数是跟在符号两边的，而一元操作符的操作数则是跟在符号右边的。
逻辑运算符的操作数可以是变量、数值或表达式。例如：

1）变量

a && b
a || b
!a

2）数值

a && 520
1314 || 520
!0

3）表达式

a + b && c + d
a + b || c + d
!(a + b)

四、逻辑运算符的应用

1、运算结果

1）与运算(&&)

对于与运算，参与运算的操作数都为 “真” 时，结果才为 “真”，否则为 “假”。

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("%d\n", 0 && 0);  // 0
    printf("%d\n", 5 && 0);  // 0
    printf("%d\n", 0 && 5);  // 0
    printf("%d\n", 5 && 9);  // 1
    return 0;
}

注释中的内容，就是实际输出的内容。
我们发现，无论操作数原本是什么，程序只关心它是 “零” 还是 “非零”。然后根据&&运算符自身的运算规则进行运算。

2）或运算(||)

对于或运算，参与运算的操作数都为“假”时，结果才为“假”，否则为“真”。

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("%d\n", 0 || 0);  // 0
    printf("%d\n", 5 || 0);  // 1
    printf("%d\n", 0 || 5);  // 1
    printf("%d\n", 5 || 9);  // 1
    return 0;
}

注释中的内容，就是实际输出的内容。
我们同样发现，无论操作数原本是什么，程序只关心它是 “零” 还是 “非零”。然后根据||运算符自身的运算规则进行运算。

3）非运算(!)

对于非运算，操作数为 “真”，运算结果为 “假”；操作数为 “假”，运算结果为 “真”；

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("%d\n", !0);  // 1
    printf("%d\n", !5);  // 0
    return 0;
}

注释中的内容，就是实际输出的内容。
八个字概括：非真即假，非假即真。

2、运算符嵌套

和关系运算符一样，逻辑运算符也是可以支持嵌套的，即运算结果可以继续作为逻辑运算符的操作数，例如如下代码：

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = !( (5 > 4) && (7 - 8) && (0 - 1) );
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

(5 > 4)和(7 - 8)这两个表达式进行与运算，等价于：1 && 1，结果为1。
1和(0 - 1)继续进行与运算，等价于1 && 1，结果为1。
对1进行非运算，得到结果为 0。
所以这段代码最后输出的结果为：

3、运算符优先级

接下来，我们看下三个运算符混合运用的情况，对于如下代码：

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = !( 1 || 1 && 0 );
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

这个问题的答案是：

我们再来看个例子，区别只是在1 || 1的两边加上一个括号。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = !( (1 || 1) && 0 );
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

现在输出的答案变成了：

这是为什么呢？
因为&&的优先级是比||要高的，所以在没有任何括号的情况下，&&会优先计算，简而言之，对于刚才的( 1 || 1 && 0 )，我们把它等价成( 1 || (1 && 0) )，这样是不是就好理解了。
用类似的方法，我们可以得到 !的优先级是最高的，所以这三个符号的优先级排序如下：
$|| \ < \ \&\& \ < \ !$