Cにおけるオペレータの優先順位
こんにちは、将来のプログラマーたち！今日は、C言語におけるオペレータの優先順位という魅力的な世界に潜り込んでみましょう。プログラミングが初めてであっても心配しないでください。私はこの概念をステップバイステップでガイドします。これまでに多くの学生を指導してきた経験を活かしてです。一緒にこの旅に出発しましょう！
オペレータの優先順位とは？
キッチンでレシピに従っていると考えてみてください。材料を追加し、アクションを実行する順序は、最終的な料理に大きな影響を与えます。同様に、C言語のプログラミングでは、操作の実行順序がコードの結果に大きな影響を与えることがあります。ここでオペレータの優先順位が關係してきます。
オペレータの優先順位は、式内の異なるオペレータがどの順序で評価されるかを決定します。これは、コンパイラがどの操作を最初に実行するかを決定するためのルールのセットです。
簡単な例を見てみましょう：
int result = 5 + 3 * 2;resultの値は何と思いますか？11と答えた場合は正しいです！でも、なぜでしょうか？
乗算オペレータ*は加算オペレータ+よりも優先順位が高いので、3 * 2が最初に評価され（6を返す）、その後5が追加されます。
操作の順序を変更したい場合は、括弧を使用できます：
int result = (5 + 3) * 2;今度はresultは16になります。なぜなら、括弧が加算を最初に実行するように強制するからです。
優先順位表
さまざまなオペレータの優先順位を覚える手助けとして、表を見てみましょう。表の上にあるオペレータは優先順位が高いです。
| 優先順位 | オペレータ | 説明 |
|---|---|---|
| 1 | () [] -> . | 括弧、配列表記、メンバアクセス |
| 2 | ! ~ ++ -- + - * & (type) sizeof | 単項オペレータ、sizeof、型キャスト |
| 3 | * / % | 乗算、除算、モジュラス |
| 4 | + - | 加算、減算 |
| 5 | << >> | ビットシフト左、ビットシフト右 |
| 6 | < <= > >= | 関係オペレータ |
| 7 | == != | 等価オペレータ |
| 8 | & | ビットwise AND |
| 9 | ^ | ビットwise XOR |
| 10 | | | ビットwise OR |
| 11 | && | 論理AND |
| 12 | || | 論理OR |
| 13 | ?: | 条件オペレータ |
| 14 | = += -= *= /= %= &= ^= | = <<= >>= |
| 15 | , | コンマオペレータ |
これが複雑に見えるかもしれませんが、例を使って分解していきます！
オペレータの優先順位の例
オペレータの優先順位が実際どのように動作するかを理解するために、いくつかの例を見てみましょう。
例1: 算術オペレータ
int result = 10 + 5 * 2 - 3 / 2;この式を評価するには：
- まず、
5 * 2を計算（10） - その後、
3 / 2を計算（整数除算なので1） - 最後に、
10 + 10 - 1を計算、結果は19
したがって、resultは19になります。
例2: 算術と関係オペレータの混合
int x = 5;
int y = 3;
int z = 2;
int result = x > y + z && y < x * z;これを分解すると：
-
y + zが最初に評価される（3 + 2 = 5） -
x * zが計算される（5 * 2 = 10） -
x > y + zは5 > 5になるためfalse（0） -
y < x * zは3 < 10になるためtrue（1） - 最後に、
0 && 1が評価され、false（0）
したがって、resultは0（false）になります。
オペレータの結合性
優先順位をカバーしたので、次に結合性について話しましょう。オペレータが同じ優先順位を持つ場合、結合性が評価順序を決定します。
結合性には2種類があります：
- 左結合
- 右結合
大部分のCのオペレータは左結合であり、左から右に評価されます。しかし、代入オペレータなどの一部のオペレータは右結合です。
左結合の例
int a = 10 - 5 - 3;これは(10 - 5) - 3として評価され、結果は2です。
右結合の例
int x, y, z;
x = y = z = 5;これはx = (y = (z = 5))として評価され、3つの変数に5が代入されます。
後置/前置インクリメント/デクリメントオペレータの優先順位
次に、やや難しいトピックに進みましょう：インクリメントとデクリメントオペレータ。これらのオペレータは、変数の前（前置）または後（後置）に使用されます。
- 前置:
++xまたは--x - 後置:
x++またはx--
前置バージョンは後置バージョンよりも優先順位が高いです。それではコードを見てみましょう：
int x = 5;
int y = ++x * 2;ここでは、xが6にインクリメントされる前に乗算が行われるので、yは12になります。
後置バージョンに変更すると：
int x = 5;
int y = x++ * 2;この場合、xは乗算の前に使用され、その後インクリメントされるので、yは10になり、xは6になります。
面白いアナロジー
前置インクリメントは、家を出る前に靴を履くこと、後置インクリメントは、出た後で靴を履くことです。前置はすぐに仕事をしますが、後置はメインのアクションの後です。
結論
オペレータの優先順位と結合性を理解することは、正しいかつ効率的なCプログラムを書くために非常に重要です。これは、新しい言語の文法を学ぶことと似ています。最初は複雑に見えるかもしれませんが、練習を重ねることで自然になります。
疑問に思った場合は、括弧を使用して意図を明確にしましょう。これにより、コードが期待通りに動作するだけでなく、他の人（そして将来の自分）にとっても読みやすくなります。
練習を続け、すぐにCオペレータの世界を自在に操れるプロのシェフのように、完璧な結果を得るための「材料」を適切なタイミングで追加できるようになるでしょう！
Credits: Image by storyset