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C言語では，電卓と同じように，四則演算を行うことができます． しかし，数学ほど自由に記述はできません． 言語仕様で決められた，限られた表現の中で，欲しい計算結果を得る必要があります． また，第2章で学んだ「型」というものも，計算結果に影響を与えます． 本章では，プログラムにおいてどのような四則演算ができ，どのような制約があるかを学んでいきます．

オペレータとオペランド

算数や数学で利用する，足し算のプラス (+) や引き算のマイナス(-)のことを，演算子またはオペレータ (operator)と呼びます． また，「足される数」や「足す数」のような，演算の対象となるものを，被演算子またはオペランド (operand) と呼びます． 特に，1+2のような複数のオペランドがある計算の場合，オペレータ左側の1を第一オペランド，オペレータ右側の2を第二オペランドと呼ぶことがあります． これらの単語は，計算機科学の分野でよく使われますので，覚えておいて損はないでしょう．

それでは，実際のC言語の四則演算を見ていきましょう． 下表に，C言語で使うことのできる四則演算子をまとめています． 剰余演算子のみ，被演算子が共に整数型のときしか使えませんので注意しましょう． それから，0で割り算を実行するのは厳禁です．

名前	記号	用法	演算の意味
加算演算子	プラス (+)	a + b	aとbの和
減算演算子	マイナス (-)	a - b	aとbの差
乗算演算子	アスタリスク (*)	a * b	aとbの積
除算演算子	スラッシュ (/)	a / b	aとbの商（bは非零）
剰余演算子	パーセント (%)	a % b	aをbで割った余り（bは非零）

使い方は極めてシンプルです． 次の例を見てみましょう．

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 10, b = 3;
    int c = a + b;
    printf("a + b = %d\n", c);
    c = a - b;
    printf("a - b = %d\n", c);
    c = a * b;
    printf("a * b = %d\n", c);
    c = a / b;
    printf("a / b = %d\n", c);
    c = a % b;
    printf("a %% b = %d\n", c);
    return 0;
}

このプログラムの出力は，次のようになります．

a + b = 13
a - b = 7
a * b = 30
a / b = 3
a % b = 1

割り算の結果の違和感は，次の節で解説します．

なお，四則演算を利用は，必ずしも代入を必要としません． 例えば，a + bという足し算の結果を出力したいときは，わざわざ新たな変数cを使わずに，

printf("a + b = \%d\n", a + b);

のように書くこともできます． 演算子は，使用された時点で演算を実行します．

演算の順序

C言語においても，四則演算には決まった順序が存在します． 四則演算に限れば，優先順位は数学とおよそ同じで，次のとおりです．

1. 小括弧で囲われた中の演算
2. 乗除算，剰余演算
3. 加減算

例えば，

a = (2 + 3) * 5;

という計算をしたら，aには25という値が入ることになるわけです． 複雑な計算をさせるときは，小括弧を付け忘れないように気をつけましょう．

余談ですが，もっと細かい計算順序を決めたいときには，注意が必要です． もし

a = (1 + 2) + (3 + 4);

のような処理をしようとしたとき，全体の計算結果は一意ですが，左の1 + 2と右の3 + 4の優先度は同列であり，どちらが先に実行されるのかはわかりません．

もしこれらに明確な順序付けを行いたい場合は，別の変数を予め用意する必要があります． 今回の例だと，変数`b, c}を用意して

b = 1 + 2;
c = 3 + 4;
a = b + c;

のようにすれば，確実に`1+2}の方が先に計算されるようになります．

複合代入

プログラムを書いていくうちに，aの値をbだけ増やしたい，あるいはaの値をb倍にしたい，といった場面が生じてくることでしょう． このとき，素直に

a = a + b;  // a + bの結果をaへ代入

a = a * b;  // a * bの結果をaへ代入

と書いても何ら問題ありません． 一方でC言語では，複合代入 (compound assignment) と呼ばれる操作を行うことができます． 複合代入を用いることで，同じ処理を次のように略記することができます．

a += b;  // a + bの結果をaへ代入

a *= b;  // a * bの結果をaへ代入

四則演算に関する複合代入の演算子の一覧を，下表に示します．

名前	記号	用法	等価な演算
加算代入演算子	+=	a += b;	a = a + b;
減算代入演算子	-=	a -= b;	a = a - b;
乗算代入演算子	*=	a *= b;	a = a * b;
除算代入演算子	/=	a /= b;	a = a / b;
剰余代入演算子	%=	a %= b;	a = a % b;

インクリメント・デクリメント

複合代入において，特に整数型の変数の値を+= 1や-= 1をしたいとき，より簡単に記述することができます． 整数型の変数の値を1だけ増やす操作をインクリメント (increment), 逆に1だけ減らす操作をデクリメント (decrement) と呼びます．

以下の3つのコードは全て同じ動作をします．

int a = 0;
a = a + 1;

int a = 0;
a += 1;

int a = 0;
++a;

このプラス(+) を2つ並べた++を，インクリメント演算子と呼びます．

同様に，デクリメントはデクリメント演算子--を用いて，

int a = 0;
--a;  // <=> a -= 1; <=> a = a - 1;

と書くことができます． シンプルで，かつわかりやすい記法です．

文献やソースコードによっては，a++;やa--;のように，演算子を後置することがあります． どちらの記法も，文法上問題はなく，どちらも正しく動くことでしょう． しかし，前置と後置では，評価順序 (evaluation order) が異なります． 評価順序とは，例えば足し算より掛け算を先に行うようなものです．

※似たような言葉で，演算子の結合順位というものがありますが，これはまた別物ですので注意してください．

この評価順序がなんと前置と後置で変わってしまうので，使用の際には注意が必要になります． 次のプログラムを実行してみましょう．

#include <stdio.h>

int main(void) {
    // 前置の場合
    int x = 0;
    int a = 3 + ++x;
    int b = ++x + 3;

    // 後置の場合
    x = 0;
    int c = 3 + x++;
    int d = x++ + 3;

    printf("a = %d, b = %d, c = %d, d = %d\n", a, b, c, d);

    return 0;
}

a，bの値とc，dの値は同じになっているでしょうか？

評価順序について本講習会では詳細は扱いませんが，「確実に動かしたいときはセミコロンを挟もう！」というのが，著者から初心者へのメッセージです． 要はa = 3 + x++;のような，高度な知識がないと結果がわからない書き方をするのではなく，x++;してからa = 3 + x;とすれば，誰でも分かるように1増やされたxが3に足されるわけです．

興味のある方は以下の文献をご参照ください． プログラミングを極める意思があるのであれば，副作用 (side effect) や副作用完了点 (sequence point) といったキーワードを覚えておくと良いでしょう．

• cppreference.comの英語ページ / 日本語ページ

GoogleのC++のスタイルガイドは，整数型でのインクリメント・デクリメントはどちらを用いても良いとしています． 著者としては前置記法(++a)の書き方に慣れておくことを薦めますが，各自の判断で使い分けてください．

C言語でインクリメントやデクリメントを使う上では，

1. 自分，あるいはチームの中で前置・後置どちらの記法を使うかを決めておくこと
2. 演算の優先順位が異なるという事実を認識しながら書くこと

の二点が重要です．

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