Part 1 運(yùn)算符是什么？

為了簡化使用 C# 程序，C# 使用一些類似于數(shù)學(xué)符號的東西來表示一些運(yùn)算，進(jìn)而使得代碼更具有可讀性。

可讀性（Readability）是一種神奇的玩意兒。當(dāng)我們使用英語單詞的時候，我們會覺得更好看懂代碼，畢竟翻譯過來就是實(shí)際的意思了；使用符號反而不一定能明白。但是，從小學(xué)到大，數(shù)學(xué)符號就一直陪伴我們，以至于我們使用運(yùn)算符號反而比一些單詞要更好看懂，所以，運(yùn)算符是一個不可或缺的、表達(dá)復(fù)雜邏輯的一種東西。

C# 里提供了眾多的運(yùn)算符，只有你想不到的，沒有它做不到的。大體上 C# 把運(yùn)算符分成如下若干類：

• 算術(shù)運(yùn)算符（+、-、*、/、%）和正負(fù)號（+、-）；

• 自增自減運(yùn)算符（++、--）；

• 比較運(yùn)算符（>、>=、<、<=、==、!=）；

• 邏輯運(yùn)算符（&&、||、&、|、^、!）和邏輯元運(yùn)算符（true、false）；

• 位運(yùn)算符（&、|、^、~、>>、<<）；

• 賦值運(yùn)算符（=、+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、^=、>>=、<<=）；

• 條件運(yùn)算符（?:）；

• 類型判斷運(yùn)算符（is、as）；

• 溢出校驗(yàn)運(yùn)算符（checked、unchecked）；

• 默認(rèn)運(yùn)算符（default(T)）；

• 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換運(yùn)算符（(T)）。

按照順序，我們一個一個來講解。

為了保證調(diào)理清晰，我們按照運(yùn)算符的類型進(jìn)行挨個講解，一種運(yùn)算符用一篇文章來介紹。雖然內(nèi)容可能沒那么多，但是也不必放在一起，這樣文章太長了。

另外，C# 還有一些別的運(yùn)算符號，比如 .、->、[]、*、& 等等。這些運(yùn)算符具有特殊用途和用法，且并不一定代表一種“運(yùn)算”，因此我們不單獨(dú)介紹它們，而是通過貫穿教程的方式對這些內(nèi)容進(jìn)行講解；還有一些在之前的內(nèi)容也說過了，所以就不用多說了。

Part 2 沒啥可講的？我不信

算術(shù)運(yùn)算符是運(yùn)算符里最基礎(chǔ)、最容易學(xué)習(xí)的一種運(yùn)算符類型。它不需要專業(yè)編程知識就可以掌握，因?yàn)樗_實(shí)長得很像是數(shù)學(xué)運(yùn)算符。

下面我們來針對上述給的這個例子作介紹。我們先不必考慮除法運(yùn)算，剩下的 +、-、* 均和數(shù)學(xué)運(yùn)算的算法沒有區(qū)別。

2-1 整數(shù)取模運(yùn)算

最后一個叫做取模運(yùn)算（%），它雖然寫成數(shù)學(xué)的百分號，但實(shí)際上是除法運(yùn)算。不過取模運(yùn)算是將數(shù)據(jù)進(jìn)行整除，然后取出余數(shù)作為結(jié)果的一種運(yùn)算模型。它等價于下面的這個數(shù)學(xué)公式：

如果我們有式子

則有數(shù)學(xué)表達(dá)式

數(shù)學(xué)運(yùn)算符 Mod?等價于 C# 里的取模運(yùn)算符 %，故上述式子也可以表示為

舉個例子：

我們可以輕松地得到，17 除以 3 的結(jié)果是 5，余數(shù)為 2，因此 c 的結(jié)果是 2。

另請注意，當(dāng)取模運(yùn)算符 % 的左側(cè)這個數(shù)我們稱為被取模數(shù)。整數(shù)取模運(yùn)算一定用的是取模運(yùn)算的兩個計算數(shù)值的絕對值。比如 -13 % 7 得當(dāng)成 13 % 7 進(jìn)行計算。而結(jié)果的正負(fù)一定取決于被取模數(shù)。換句話說，只有被取模數(shù)是負(fù)數(shù)，結(jié)果才會是負(fù)數(shù)；否則怎么著，結(jié)果都是正的。比如 -13 % -7 的結(jié)果一定是 -(13 % 7)，即 -6。

2-2 整數(shù)除法運(yùn)算

前面我們說到了取模運(yùn)算，如果說取模運(yùn)算是取出余數(shù)的話，整數(shù)除法運(yùn)算就剛好取的是商。還是看到前面的式子 (1)。這個式子里的 是這個除法式子的商，所以整數(shù)除法運(yùn)算的結(jié)果就是這個 。

C# 里，如果除號 / 兩側(cè)的數(shù)字全部是整數(shù)的話，這個除號就應(yīng)當(dāng)看作是一個整數(shù)除法運(yùn)算。因此，對照前面的例子，3 / 4 的結(jié)果應(yīng)該就是 0，因?yàn)?3 根本不夠被 4 除。如果是 17 / 3 呢？那就是 5 了。

2-3 浮點(diǎn)數(shù)除法運(yùn)算

我們稍微換一下順序。這次浮點(diǎn)數(shù)我們先說除法運(yùn)算，然后再來講解取模運(yùn)算。

當(dāng)我們依舊使用符號 /，但左右兩側(cè)包含浮點(diǎn)數(shù)類型的數(shù)據(jù)的時候，我們就不能套用整數(shù)的除法運(yùn)算了。因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)是包含小數(shù)部分的，因此整體的結(jié)果就一定會是一個小數(shù)。

C# 里約定，當(dāng)除號 / 的左右兩側(cè)數(shù)值里，至少有一個是 float、double 和 decimal 的其一的話，我們就認(rèn)為除法式子里包含小數(shù)。此時，就必須照著浮點(diǎn)數(shù)除法運(yùn)算的規(guī)則（就是這一部分的內(nèi)容）來計算。浮點(diǎn)數(shù)除法和數(shù)學(xué)除法沒有區(qū)別，并不是帶余除法。比如說

由于 3 和 4 均是整數(shù)，因此我們無法得到小數(shù)結(jié)果。我們必須得到 0.75 的話，就需要把至少其中一邊改成小數(shù)，才能得到小數(shù)結(jié)果。從這則示例里可以看到，我們將 3 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為 double 類型，然后得到一個浮點(diǎn)數(shù)除法運(yùn)算的結(jié)果 0.75，最后賦值給 result 變量。

稍微注意一下的是，小括號沒有必要寫這么多。按照 C# 的習(xí)慣，就算你不打括號，C# 也知道這里 (double)3 / 4 是看成 ((double)3) / 4 而不是 (double)(3 / 4) 的。那么，它們有什么區(qū)別呢？

如果是前者，那么式子就好比是 3.0 / 4 一樣。我們將 3 認(rèn)為是 3.0。雖然 3 和 3.0 在數(shù)學(xué)上沒區(qū)別，但是 C# 里因?yàn)樽置媪款愋偷膯栴}，3 是 int 類型（整數(shù)），而 3.0 是 double 類型（浮點(diǎn)數(shù)），因此類型影響著整個運(yùn)算是整數(shù)除法還是浮點(diǎn)數(shù)除法。

而如果是后者，式子就相當(dāng)于是把 3 / 4 的結(jié)果得到后，才轉(zhuǎn)換成 double。前文說到，如果除號的兩側(cè)沒有浮點(diǎn)數(shù)的話，那么結(jié)果就一定是按整數(shù)除法來計算的。那么 3 / 4 的結(jié)果就必然為 0，故式子就好比是 (double)0，即 0.0，沒有意義的轉(zhuǎn)換。

因此，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換運(yùn)算符僅和它旁邊這個數(shù)值進(jìn)行“結(jié)合”。

這就是浮點(diǎn)數(shù)的除法。

2-4 浮點(diǎn)數(shù)取模運(yùn)算

C# 里除了可以對兩個整數(shù)進(jìn)行取模運(yùn)算，還可以對浮點(diǎn)數(shù)計算。不過概念稍微和整數(shù)的取模運(yùn)算有一點(diǎn)不一樣，但它和數(shù)學(xué)上的余數(shù)運(yùn)算是一樣的算法。

比如 13.3 % 6.3。我們只需要找到一個合適的商，得到 2 這個結(jié)果；那么商乘以除數(shù)可以得到 12.6 這個結(jié)果；那么余數(shù)自然就是 13.3 - 12.6 = 0.7。

Part 3 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的精度問題

我們嘗試看一下如下的計算：

我們可以得到的結(jié)果是 0.3。但我們將 float 改成 double：

即使我們?nèi)サ?F 字面量后綴

你都不會得到 0.3 這個結(jié)果。實(shí)際上，后面兩個的結(jié)果的小數(shù)位很后面依然有非 0 的數(shù)據(jù)信息。這是因?yàn)槭裁茨兀?span id="s0sssss00s" class="md-plain md-expand">

這并非是 C# 的計算錯誤，而是一個“預(yù)期的”結(jié)果。這我們得回到 IEEE 754 規(guī)范上來。這個規(guī)范規(guī)定和約定，數(shù)據(jù)需要先轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的科學(xué)計數(shù)法表示（即 的格式）。這個式子里，由于一個十進(jìn)制數(shù)要想表達(dá)成這個格式，且內(nèi)存是有限大小的，因此我們無法準(zhǔn)備表達(dá)一個數(shù)值信息，因而會丟失精度。

因此，在存儲和賦值的時候，f 和 g 就已經(jīng)不是真正的 0.1 和 0.2 了，因此結(jié)果必然不是真正的 0.3。因此，我們一定要注意浮點(diǎn)數(shù)的精度問題。

如果需要避免精度錯誤，我們需要用 decimal 類型。

這樣輸出的結(jié)果就肯定是 0.3 了，且不會出現(xiàn)精度的問題。

下面我們來思考一個問題。為什么第一個例子（float 類型運(yùn)算）里，結(jié)果依舊是 0.3 呢？精度會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，但為什么答案依舊是準(zhǔn)確的 0.3 呢？

答案是因?yàn)椋?.1 和 0.2 在存儲的時候，誤差其實(shí)很小，以至于比 float 類型的最低精度還要小，所以算出來看起來沒有問題，但是實(shí)際上答案應(yīng)當(dāng)和第二個例子里顯示的結(jié)果一致（只是誤差比精度還小，因此后續(xù)的部分被舍棄了），因?yàn)榈扔?0.300000... 的后面就全部為 0 了，自然顯示的時候就把全部的小數(shù)部分的 0 全給省略了。

Part 4 字符串的加法

由于 C# 里有一種新的數(shù)據(jù)類型（字符串），這是 C 語言里沒有的數(shù)據(jù)類型，因此它有特殊的運(yùn)算規(guī)則：字符串的加法。

字符串的加法說白了，就是字符串的拼接。

我們通過加法運(yùn)算符 + 來拼接兩個字符串。s + t 將字符串拼接起來，因此輸出的內(nèi)容就是 Hello, Sunnie!。

Part 5 總結(jié)

本節(jié)我們學(xué)習(xí)了基本的五個運(yùn)算符。一定要注意浮點(diǎn)數(shù)和整數(shù)對除法運(yùn)算的不同行為。稍微注意一下，字符串的加法運(yùn)算。