C言語の演算子完全ガイド｜基本から応用まで徹底解説

1. イントロダクション

2. 演算子の基本と種類

演算子とは？

算術演算子

• + (足し算): a + b → 2つの数値を足します。
• - (引き算): a - b → 2つの数値を引きます。
• * (掛け算): a * b → 2つの数値を掛けます。
• / (割り算): a / b → 2つの数値を割ります。
• % (剰余): a % b → aをbで割った余りを返します。

代入演算子

• = (代入): a = 5 → 変数aに5を代入します。
• += (加算代入): a += 2 → aに2を加え、その結果をaに代入します。
• -= (減算代入): a -= 1 → aから1を引き、その結果をaに代入します。

比較演算子

• == (等しい): a == b → aとbが等しい場合に真を返します。
• != (等しくない): a != b → aとbが等しくない場合に真を返します。
• > (大なり): a > b → aがbより大きい場合に真を返します。

論理演算子

• && (論理積): a && b → aもbも真の場合に真を返します。
• || (論理和): a || b → aかbのどちらかが真の場合に真を返します。

sizeof 演算子

int size = sizeof(int);  // int型は通常4バイト

struct example {
    int a;
    char b;
};
int size = sizeof(struct example);  // 構造体のサイズを取得

int arr[10];
int num_elements = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  // 配列の要素数を計算

3. 各演算子の詳細と使用例

算術演算子の使用例

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 3;
    printf("足し算: %d\n", a + b);
    printf("引き算: %d\n", a - b);
    printf("掛け算: %d\n", a * b);
    printf("割り算: %d\n", a / b);
    printf("余り: %d\n", a % b);
    return 0;
}

4. 演算子の優先順位と結合規則

優先順位の例

int a = 2 + 3 * 4;  // 結果は14

int a = (2 + 3) * 4;  // 結果は20

演算子の優先順位リスト

結合規則の説明

int a, b, c;
a = b = c = 5;  // 全ての変数に5を代入

5. 演算子の応用: ビット演算子とシフト演算子

ビット演算子

int a = 5;  // 0101
int b = 3;  // 0011
int result = a & b;  // 結果は0001 (1)

シフト演算子

int a = 5;   // 0101
int result = a << 1;  // 1010 (10)  -> aを2倍に

6. 演算子のエラーハンドリングと最適化

ゼロ除算のエラーハンドリング

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 0;

    if (b != 0) {
        printf("割り算の結果: %d\n", a / b);
    } else {
        printf("エラー: ゼロで割ることはできません。\n");
    }

    return 0;
}

オーバーフローのエラーハンドリング

#include <stdio.h>
#include <limits.h>  // INT_MAXなどを使用

int main() {
    int a = INT_MAX;
    int b = 1;

    if (a > INT_MAX - b) {
        printf("エラー: オーバーフローが発生します。\n");
    } else {
        int result = a + b;
        printf("結果: %d\n", result);
    }

    return 0;
}

演算の最適化

int a = 5;
int result = a << 1;  // aを2倍にする

7. まとめ