作者 謝恩銘，公眾號「程序員聯(lián)盟」（微信號：coderhub）桐款。
轉(zhuǎn)載請注明出處绪钥。
原文：http://www.reibang.com/p/7bc4493ebb4f

《C語言探索之旅》全系列

內(nèi)容簡介

1. 前言
2. 基礎(chǔ)運(yùn)算
3. 變量之間的運(yùn)算
4. 縮寫
5. 數(shù)學(xué)庫
6. 總結(jié)
7. 第一部分第八課預(yù)告

1. 前言

上一課是 C語言探索之旅 | 第一部分第六課：變量的世界（三），顯示變量內(nèi)容 忱详。

今天虚汛，我們一起來學(xué)習(xí) C語言（對大多數(shù)編程語言也類似）中的運(yùn)算匾浪。

之前的課中，我們已經(jīng)說過：電腦是一臺“笨笨”的機(jī)器卷哩，只會做計(jì)算户矢。

不管你是用電腦來聽音樂，還是用電腦來看電影殉疼，玩游戲梯浪，其實(shí)電腦只是在做運(yùn)算。不然怎么叫“計(jì)算機(jī)”呢瓢娜？

這一課我們一起來學(xué)習(xí)電腦能實(shí)現(xiàn)的大多數(shù)運(yùn)算挂洛。我們會繼續(xù)使用上一課學(xué)到的變量的知識。其實(shí)眠砾，就是對變量做加虏劲，減，乘，除柒巫，取模励堡，等等各種操作。

即使你對數(shù)學(xué)不感興趣堡掏，這一課也是必不可少的应结。硬著頭皮上吧~

2. 基礎(chǔ)運(yùn)算

說到基礎(chǔ)運(yùn)算，無外乎：

• 加
• 減
• 乘
• 除
• 取模 （如果你是第一次聽說泉唁，不用擔(dān)心鹅龄，我們后面會解釋）

其實(shí)你的電腦也只知道做這些基礎(chǔ)運(yùn)算，如果你要它做更復(fù)雜的運(yùn)算（平方亭畜，乘方扮休，對數(shù)，等）拴鸵，那你需要編程才行玷坠，就是說你需要向電腦解釋怎么做。

但是劲藐，很幸運(yùn)的是八堡，在這一課中我們會看到其實(shí) C語言已經(jīng)設(shè)計(jì)好了數(shù)學(xué)庫（關(guān)于庫的知識，請看以前的課程瘩燥。簡單地說就是已經(jīng)編寫好的，可以供你的程序調(diào)用的各種變量和函數(shù)的集合）不同，你只要用專家定義好的庫里面的內(nèi)容就好了厉膀，不需要自己重復(fù)“造輪子”。

一開始二拐，我們從加法開始看吧服鹅。

為了在 C語言中做加法，我們要用到 + 號百新。不開玩笑企软，就是這么簡單。

你要把加法的結(jié)果放到一個變量里面饭望。我們就來創(chuàng)建一個整數(shù)類型的變量仗哨，取名叫 result（表示“結(jié)果”）。

int result = 0;
result = 4 + 6;

不必是專業(yè)數(shù)學(xué)家铅辞，也可以猜想到程序運(yùn)行后 result 的值會變?yōu)?10厌漂，我們用 printf 函數(shù)來輸出結(jié)果：

printf("4 + 6 = %d", result);

運(yùn)行程序，顯示：

4 + 6 = 10

看吧斟珊，加法就是這么簡單苇倡，一點(diǎn)也不任性。

對于其他的運(yùn)算類型，也是同樣的原理旨椒。只有運(yùn)算符不同晓褪，見下表：

如果你曾經(jīng)使用過電腦上的計(jì)算器，你肯定知道這些符號综慎。除了最后兩個（除和取模）涣仿，其他應(yīng)該很熟悉。我們就來說說最后兩個符號寥粹。

除法

當(dāng)沒有余數(shù)時变过，除法運(yùn)行得好好的。比如涝涤，6 / 3 等于 2媚狰，你的電腦給了你正確的答案。到這里為止還沒有問題阔拳。

但是崭孤，我們假如讓電腦做 5 / 2，按理結(jié)果應(yīng)該是 2.5糊肠。但是辨宠，來看看我們的程序：

int result = 0; 
result = 5 / 2;
printf ("5 / 2 = %d", result);

運(yùn)行程序，顯示：

5 / 2 = 2

我們讓電腦計(jì)算 5 / 2货裹，期待的結(jié)果是 2.5嗤形，但是實(shí)際上電腦卻給出了 2。這不是“很二”嘛... 親愛的電腦弧圆，你怎么可以這樣對我赋兵？

其實(shí)，內(nèi)有蹊蹺搔预。難道我們的電腦真的在這點(diǎn)上這么蠢笨嗎霹期？

事實(shí)上，當(dāng)電腦看到數(shù)字 5 和 2 時拯田，它會做一個整數(shù)之間的除法（也叫做“歐幾里得除法”）历造，就是說它會把結(jié)果截取一段，只留下整數(shù)部分（這里是 2）船庇。

你也許會說：“啊吭产，我知道了，都是因?yàn)?result 這個變量是整數(shù)類型嘛鸭轮。如果把 result 聲明為 double 類型的浮點(diǎn)數(shù)垮刹，那它應(yīng)該可以儲存帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)啦≌懦冢”

其實(shí)不然荒典，這不是原因酪劫。假如你把 result 聲明為 double 類型，運(yùn)算
result = 5 / 2寺董，你還是會得到 2覆糟。事實(shí)上，這是因?yàn)?/ 運(yùn)算符兩邊的數(shù)是整數(shù)遮咖，所以電腦會做整數(shù)之間的除法滩字。

當(dāng)然，也是可以讓電腦輸出你想要的結(jié)果的御吞，怎么辦呢麦箍？看下面程序：

double result = 0; 
result = 5.0 / 2.0;
printf ("5 / 2 = %f", result);

運(yùn)行，顯示：

5 / 2 = 2.500000

看到了嗎陶珠，如果要你的電腦顯示正確結(jié)果挟裂，還需要你把運(yùn)算符兩邊的數(shù)寫成 5.0 和 2.0（同樣是 5 和 2，但是電腦卻認(rèn)為這兩個是浮點(diǎn)數(shù)揍诽，因此它就做浮點(diǎn)數(shù)的除法）诀蓉。怎么樣，電腦任性不暑脆？

這個整數(shù)除法的特性很重要渠啤。所以得記住，對于電腦來說：

5 / 2 = 2

10 / 3 = 3

4 / 5 = 0

有點(diǎn)令人吃驚添吗，不是么沥曹？但這就是電腦做整數(shù)運(yùn)算的方式。

如果你想要得到浮點(diǎn)數(shù)的結(jié)果碟联，需要運(yùn)算的數(shù)本身是浮點(diǎn)數(shù)（提一下妓美，其實(shí)不需要兩個數(shù)都是浮點(diǎn)數(shù)，一個是浮點(diǎn)數(shù)就夠了玄帕，電腦會自動把另一個也認(rèn)為是浮點(diǎn)數(shù)來做運(yùn)算）：

5.0 / 2.0 = 2.5

10 / 3.0 = 3.33333

4.0 / 5 = 0.8

事實(shí)上部脚，在做整數(shù)除法時想邦，比如 5 / 2裤纹，你的電腦會回答下面問題：“5里面有多少個 2 ？”丧没，答案是兩個鹰椒。同樣的，“10 里面有多少個 3 呢”呕童，答案是三個漆际。

然后你又會問了，我們怎么才能獲取到除法剩下的數(shù)（余數(shù)）呢夺饲？

這就要輪到取模運(yùn)算出場了奸汇。

取模

取模運(yùn)算是獲得除法的余數(shù)的一種數(shù)學(xué)運(yùn)算施符。可能相比 加擂找、減戳吝、乘、除這基本的四則運(yùn)算來說贯涎，它沒有那么被人熟知听哭，但對電腦來說，取模是基本的運(yùn)算之一塘雳。很有可能是為了解決上面提到的整數(shù)除法的難題陆盘。

上面表格里列出來了，取模的符號是 %

以下列出一些取模運(yùn)算的例子：

5 % 2 = 1

14 % 3 = 2

4 % 2 = 0

取模運(yùn)算 5 % 2 是除法運(yùn)算 5 / 2 的余數(shù)败明，所以是 1隘马。電腦計(jì)算 5 = 2 * 2 + 1，所以取模運(yùn)算就得出 1 為結(jié)果肩刃。

同樣地祟霍，14 = 3 * 4 + 2，所以余數(shù)為 2盈包。

4 = 2 * 2沸呐，所以余數(shù)為 0。

好了呢燥，我宣布一個好消息：“我們已經(jīng)學(xué)了所有的基礎(chǔ)運(yùn)算了崭添。數(shù)學(xué)課下課了~”

3. 變量之間的運(yùn)算

誒，變量之間的運(yùn)算叛氨？

怎么數(shù)學(xué)老師剛走呼渣，又來了數(shù)學(xué)教授啊寞埠？沒辦法屁置，電腦又名計(jì)算機(jī)，肯定要跟數(shù)學(xué)打點(diǎn)交道的嘛仁连。幸虧來的不是“叫獸”蓝角。

既然我們在上面一節(jié)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的 5 種運(yùn)算，那現(xiàn)在可以來看看變量之間的運(yùn)算咯饭冬。

事實(shí)上使鹅，變量之間的運(yùn)算也是同理。

result = number1 + number2;

上面這一行代碼對 number1 和 number2 這兩個變量做加法運(yùn)算昌抠，并且把結(jié)果儲存到 result 這個變量里患朱。

現(xiàn)在我們的學(xué)習(xí)越來越有意思了。其實(shí)你現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)一個迷你的計(jì)算器的功能了炊苫，不要懷疑自己裁厅，你可以的冰沙。

想象一個程序，請求用戶輸入兩個數(shù)执虹，這兩個數(shù)倦淀，你將其儲存在變量里。

然后声畏，你對這兩個變量做加法撞叽，并且把結(jié)果儲存在另一個變量里。接下來插龄，你就只需要把計(jì)算的結(jié)果顯示在屏幕上就好了愿棋，讓用戶看看電腦的本領(lǐng)，很多人做加法可沒有這么快速呢均牢！

試著自己編寫以上程序糠雨，很簡單的，也可以給你練手徘跪。

當(dāng)然了甘邀，我們還是把代碼寫上：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int result = 0, number1 = 0, number2 = 0;

    // 請求用戶輸入number1和number2的值：
    printf("請輸入數(shù)字1 : ");
    scanf("%d", &number1);
    printf("請輸入數(shù)字2 : ");
    scanf("%d", &number2);

    // 做運(yùn)算：
    result = number1 + number2;

    // 把運(yùn)算結(jié)果顯示在屏幕上 :
    printf ("%d + %d = %d\n", number1, number2, result);

    return 0;
}

運(yùn)行，顯示：

請輸入數(shù)字1 : 289
請輸入數(shù)字2 : 376
289 + 376 = 665

可能你還沒意識到：這是我們第一個有點(diǎn)意思的程序垮庐。我們的程序請求用戶輸入兩個數(shù)松邪，然后做加法，再把結(jié)果輸出到屏幕上哨查。很棒吧逗抑！

請你自己也試著用其他四個基礎(chǔ)運(yùn)算符來寫程序，看看結(jié)果如何寒亥。

4. 縮寫

之前我們保證過邮府，不會再有新的運(yùn)算形式出現(xiàn)了。確實(shí)如此溉奕，我們已經(jīng)知道了所有的基礎(chǔ)運(yùn)算：加褂傀、減、乘加勤、除仙辟、取模。用這些基礎(chǔ)運(yùn)算我們可以做所有事情胸竞。不需要其他的運(yùn)算了欺嗤。

我知道這很難令人相信参萄。你會說難道一個很復(fù)雜的 3D 游戲最終也是由加卫枝、減、乘讹挎、除等構(gòu)成的校赤？是的吆玖，確實(shí)如此。

雖然如此马篮，但是在 C語言里我們還可以進(jìn)行運(yùn)算的縮寫沾乘。

為什么要縮寫呢？因?yàn)楹芏鄷r候我們做的運(yùn)算都是重復(fù)的浑测。下面你就會看到縮寫的好處了翅阵。

自增運(yùn)算

你會發(fā)現(xiàn)你在編程中經(jīng)常要對一個變量進(jìn)行 +1 操作。

假設(shè)你的變量名字是 number迁央，你知道怎么對它進(jìn)行 +1 操作嗎掷匠？是這樣做的：

number = number + 1;

上面的語句做了什么呢？

首先我們做運(yùn)算 number + 1岖圈，然后我們把運(yùn)算結(jié)果儲存到變量 number （它自己）中讹语。

因此，假如我們的變量值是 4蜂科，運(yùn)算后變成 5 了顽决，假如它的值是 8，那會變成 9导匣，依此類推才菠。

這個運(yùn)算是重復(fù)的。要知道贡定，計(jì)算機(jī)科學(xué)家都是很懶的人鸠儿，他們可不希望輸入兩遍 number（確實(shí)也挺累人的）。

于是他們發(fā)明了一個縮寫形式厕氨，叫做自增運(yùn)算进每。它的結(jié)果和 +1 操作是一樣的：

number++;

這一行代碼，就是用了自增運(yùn)算符 ++命斧，是不是比剛才那句 number = number + 1 簡單了田晚？它意味著“對 number 做 +1 運(yùn)算”。

敏銳的讀者可能想到了国葬，編程語言 C++ 的 ++ 符號其實(shí)正是自增運(yùn)算符的意思贤徒。我以前也不太理解為什么不是 C+，而是 C++汇四。

原來計(jì)算機(jī)科學(xué)家跟大家開了一個很有意味的玩笑：C++ 意味著對 C 做 +1 操作接奈，表示“比 C語言多一點(diǎn)”。

當(dāng)然了通孽，事實(shí)上 C++ 只是用不同的方式來編程序宦，并不是說 C++ 比 C語言更優(yōu)秀，只是不同而已背苦。

自減運(yùn)算

知道了自加運(yùn)算的原理互捌，自減運(yùn)算應(yīng)該不難理解吧：就是對變量進(jìn)行 -1 運(yùn)算潘明。

number--;

其他的縮寫形式

同理，其他還有好幾種運(yùn)算的縮寫形式秕噪。比如 number = number * 2; 可以寫成 number *= 2; 钳降。

看以下代碼：

int number = 2;

number += 4;  // number 變?yōu)?6
number -= 3;  // number 變?yōu)?3
number *= 5;  // number 變?yōu)?15
number /= 3;  // number 變?yōu)?5
number %= 3;  // number 變?yōu)?2（因?yàn)?5 = 1 * 3 + 2）

5. 數(shù)學(xué)庫

在 C語言中，我們有一些稱之為“標(biāo)準(zhǔn)庫”的東西腌巾，就是那些很實(shí)用的庫遂填。我們一般會經(jīng)常使用那些基礎(chǔ)庫。

復(fù)習(xí)一下：庫就是指已經(jīng)定義好的函數(shù)和變量的集合澈蝙。這些函數(shù)由前人寫成城菊，可以避免我們重復(fù)“造輪子”。

我們已經(jīng)使用過 stdio.h 庫中的 printf 和 scanf 這兩個函數(shù)了碉克。

其實(shí)還有很多其他很實(shí)用的庫凌唬，其中就有一個叫 math.h，里面包含了與數(shù)學(xué)相關(guān)的函數(shù)漏麦。

實(shí)際上客税，光是加、減撕贞、乘更耻、除、取模是不夠的捏膨。雖然底層都是這五個運(yùn)算秧均，但是很多時候我們需要做復(fù)雜的運(yùn)算形式，就需要調(diào)用庫或者自己寫函數(shù)了号涯。

因?yàn)殡娔X并沒辦法理解除了 +目胡，-，*链快，/誉己，% 之外的運(yùn)算符，比如你如果要電腦做乘方域蜗，輸入 5 ^ 2韵丑，電腦完全不理解什么意思盆赤，除非你調(diào)用數(shù)學(xué)庫里已經(jīng)定義好的做乘方的函數(shù)磕秤。

調(diào)用數(shù)學(xué)庫很簡單犁珠，

#include <math.h>

只要用這一行代碼，接下來你的程序就可以用里面定義的所有函數(shù)了丝蹭。

我們介紹其中幾個最常用的吧慢宗。

fabs

這個函數(shù)返回絕對值：

• 如果你傳給這個函數(shù) -53，它會返回 53 。
• 如果你傳給這個函數(shù) 53婆廊，它會返回 53 。

double absolute = 0, number = -29;
absolute = fabs(number);   // absolute 的值變?yōu)?29

ceil

這個函數(shù)返回給出的浮點(diǎn)數(shù)后面緊接的整數(shù)巫橄。這是一種舍入的方式淘邻。ceil 函數(shù)總是舍入緊鄰的比參數(shù)大的整數(shù)。

double above = 0, number = 34.81;
above = ceil(number);  // above 的值變?yōu)?35

floor

這個函數(shù)與 ceil 的作用相對湘换，返回給出的浮點(diǎn)數(shù)前面緊接的整數(shù)宾舅。

double below = 0, number = 45.63;
below = floor(number);   // below 的值變?yōu)?45

pow

這個函數(shù)計(jì)算數(shù)字的乘方。你要給它兩個參數(shù)：底數(shù)和指數(shù)彩倚。

double result = 0, number = 2;
result = pow(number, 4);  // result 的值變?yōu)?16（2 ^ 4 = 16）

sqrt

這個函數(shù)返回參數(shù)的平方根筹我。返回值是 double 類型。

double result = 0, number = 100;
result = sqrt(number);  // result 的值變?yōu)?10

sin, cos, tan

這三個函數(shù)是計(jì)算正弦帆离，余弦蔬蕊，正切的值。

asin, acos, atan

這三個函數(shù)是計(jì)算反正弦哥谷，反余弦岸夯，反正切的值。

exp

這個函數(shù)是特殊的乘方形式们妥，返回以 e（自然對數(shù)的底數(shù)猜扮，近似等于2.7182）為底數(shù)的指數(shù)運(yùn)算的值。

log

這個函數(shù)返回以 e 為底的對數(shù)值（我們學(xué)數(shù)學(xué)時也寫成 ln）监婶。

log10

這個函數(shù)返回以 10 為底的對數(shù)值旅赢。

6. 總結(jié)

1. 電腦只知道計(jì)算。

2. 電腦會的運(yùn)算類型很基本：加惑惶、減煮盼、乘、除带污、取模（取模就是做除法后剩下的部分）孕似。

3. 自加是將變量加一的運(yùn)算，寫成 variable++ 刮刑。

4. 自減是將變量減一的運(yùn)算喉祭，寫成 variable-- 。

5. 為了增加電腦能知道的運(yùn)算形式雷绢，需要載入數(shù)學(xué)庫（#include <math.h>）泛烙。

6. 數(shù)學(xué)庫里有更高級的函數(shù)，例如 乘方翘紊，平方根蔽氨，舍入，指數(shù)，對數(shù)鹉究，等宇立。

7. 第一部分第八課預(yù)告

今天的課就到這里，一起加油吧自赔！

下一課：C語言探索之旅 | 第一部分第八課：條件表達(dá)式

我是 謝恩銘妈嘹，公眾號「程序員聯(lián)盟」（微信號：coderhub）運(yùn)營者，慕課網(wǎng)精英講師 Oscar 老師绍妨，終生學(xué)習(xí)者润脸。
熱愛生活，喜歡游泳他去，略懂烹飪毙驯。
人生格言：「向著標(biāo)桿直跑」