1. 前言
C 語言是一種簡單且強大的語言，是許多程式語言的基礎。其中，「邏輯運算子」是條件判斷與迴圈等各種情況中常用的重要元素。正確理解邏輯運算子，可以更容易地構建複雜程式的條件分支，並大幅提升程式碼的效率。
本文將詳細解說 C 語言中的邏輯運算子，透過介紹各種運算子的特點與用法，以及實際範例，來學習它們的應用方式。除了基本的 AND 與 OR 邏輯運算子之外，也會介紹與位元運算子的差異，以及常見的錯誤與注意事項。
透過接下來的內容，您將加深對 C 語言邏輯運算子的理解，並掌握在實際程式中應用的技能。
2. 什麼是邏輯運算子（C 語言基礎知識）
在 C 語言中，邏輯運算子主要用於在條件式或迴圈中判斷條件的真偽。邏輯運算子可以檢查條件是「真（True）」還是「假（False）」，並依此執行對應的處理。透過邏輯運算子，可以結合多個條件或反轉條件，提高程式的靈活性。
邏輯運算子的作用與用途
邏輯運算子主要有以下三種類型，各自用於不同的情境：
- 邏輯積（AND）運算子：
&&
- 當兩個條件都為「真」時，結果才會為「真」。常用於兩個條件都必須成立的情況。
- 邏輯和（OR）運算子：
||
- 當任一條件為「真」時，結果就會為「真」。適用於只要有一個條件成立即可繼續執行的情況。
- 邏輯否定（NOT）運算子：
!
- 反轉條件的真偽。條件為「真」時變為「假」，條件為「假」時變為「真」。
邏輯運算子可用於 C 語言的 if 與 while 等條件式中，來控制程式的執行流程。有效利用這些運算子，可以簡潔地表達複雜的條件分支。
邏輯運算子的基本寫法
常見的寫法如下：
if (條件1 && 條件2) {
// 當條件1與條件2都為真時執行
}
if (條件1 || 條件2) {
// 當條件1或條件2為真時執行
}
if (!條件) {
// 當條件為假時執行
}邏輯運算子的使用情境
當需要組合複雜條件時，邏輯運算子特別有用。例如，若要判斷年齡大於等於 20 歲且身高大於等於 160 公分的人，使用 AND 運算子即可同時檢查兩個條件。
理解並活用邏輯運算子，是在 C 語言中有效進行條件判斷的第一步。接下來的章節將更深入說明 C 語言各種邏輯運算子的具體用法。
3. C 語言常用的邏輯運算子與用法
C 語言中常用的邏輯運算子有邏輯積（AND）、邏輯和（OR）、邏輯否定（NOT），各自適用於不同的條件判斷。本節將詳細介紹它們的用法與範例。
3.1 邏輯積（AND）運算子：&&
邏輯積運算子（&&）在兩個條件都為「真」時回傳「真」。當需要兩個條件同時成立時非常實用。
範例
#include <stdio.h>
int main() {
int age = 25;
int height = 170;
if (age >= 20 && height >= 160) {
printf("符合條件。\n");
} else {
printf("不符合條件。\n");
}
return 0;
}說明
這段程式碼中，當年齡大於等於 20 且身高大於等於 160 公分時，會顯示「符合條件。」；只要有一項不符合，則顯示「不符合條件。」。
3.2 邏輯和（OR）運算子：||
邏輯和運算子（||）在任一條件為「真」時回傳「真」。適合用在只要滿足其中一個條件即可的情況。
範例
#include <stdio.h>
int main() {
int age = 18;
int student = 1; // 1 代表「是學生」
if (age >= 20 || student == 1) {
printf("可享優惠。\n");
} else {
printf("不符合優惠資格。\n");
}
return 0;
}說明
此程式中，只要年齡大於等於 20 歲或是學生，就會顯示「可享優惠」。若兩個條件都不成立，則顯示「不符合優惠資格。」。
3.3 邏輯否定（NOT）運算子：!
邏輯否定運算子（!）用於反轉條件的真偽。條件為「真」時變成「假」，為「假」時變成「真」。
範例
#include <stdio.h>
int main() {
int registered = 0; // 0 代表「未註冊」
if (!registered) {
printf("此用戶未註冊。\n");
} else {
printf("此用戶已註冊。\n");
}
return 0;
}說明
在這段程式中，變數 registered 的值為 0（未註冊），經由 ! 運算子反轉後判斷為「真」，因此顯示「此用戶未註冊。」；若值為 1（已註冊），則顯示「此用戶已註冊。」。
3.4 邏輯運算子應用總結
邏輯運算子在組合條件時非常有用，可簡化複雜條件並提高程式的可讀性。透過靈活運用 AND、OR、NOT 運算子，可以建立更有彈性的條件判斷。
4. 邏輯運算子的優先順序與結合規則
在 C 語言中，經常需要在一個條件式中同時使用多個運算子。若不了解它們的優先順序與結合規則，可能會導致條件判斷結果與預期不符。本節將詳細介紹相關規則。
4.1 邏輯運算子的優先順序
由高到低排列如下：
- 邏輯否定（NOT）運算子：
! - 邏輯積（AND）運算子：
&& - 邏輯和（OR）運算子：
||
因此在同一條件式中，會先計算 !，再計算 &&，最後計算 ||。
4.2 結合規則
!為右結合&&與||為左結合
當相同優先順序的運算子連續出現時，會依結合方向來決定計算順序。
4.3 使用括號確保正確判斷
在複雜條件中使用括號 ()，可以明確指定計算順序，避免誤判。
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 1;
int b = 0;
int c = 1;
if ((a || b) && c) {
printf("條件為真。\n");
} else {
printf("條件為假。\n");
}
return 0;
}這段程式中，會先計算 a || b，再計算結果與 c 的 AND。
7. 常見錯誤與注意事項
C 語言的邏輯運算子是條件判斷的便利工具，但若誤用或理解不足，可能導致程式出現非預期行為。以下介紹幾個常見錯誤及避免方法。
7.1 混淆邏輯運算子與位元運算子
最常見的錯誤之一是將邏輯運算子與位元運算子混為一談。例如 &&（邏輯 AND）與 &（位元 AND）、||（邏輯 OR）與 |（位元 OR）功能完全不同。
錯誤範例：
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 1; // 真
int b = 0; // 假
// 錯誤用法：應該使用 && 而不是 &
if (a & b) {
printf("條件為真。\n");
} else {
printf("條件為假。\n");
}
return 0;
}說明
此程式中 a & b 是位元 AND，結果與邏輯判斷預期不同。若要進行條件判斷，應使用 a && b。
7.2 在條件式中誤用指定運算子（=）
另一個常見錯誤是將比較運算子 == 與指定運算子 = 混淆。在條件式中使用 = 會改變變數值，並導致條件判斷結果依賴於賦值的值。
錯誤範例：
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 5;
if (a = 0) { // 錯誤：這是賦值，不是比較
printf("a 為 0。\n");
} else {
printf("a 不為 0。\n");
}
return 0;
}說明
這段程式將 0 賦值給 a，並以該值作為條件判斷，導致判斷結果固定為假。比較時必須使用 ==。
7.3 忽略條件式的優先順序
在包含多個邏輯運算子的條件式中，若不注意優先順序，可能導致判斷結果與預期不同。
錯誤範例：
#include <stdio.h>
int main() {
int x = 5;
int y = 0;
int z = 10;
if (x > 3 || y && z > 5) {
printf("條件為真。\n");
} else {
printf("條件為假。\n");
}
return 0;
}說明
由於 && 優先於 ||，因此 y && z > 5 會先被計算，結果可能與預期不同。建議使用括號明確指定順序，例如 ((x > 3) || y) && (z > 5)。
7.4 缺乏對短路求值（Short-circuit Evaluation）的理解
邏輯運算子 && 與 || 具有短路求值特性：
&&：第一個條件為假時，不再計算後續條件。||：第一個條件為真時，不再計算後續條件。
範例：
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 0;
int b = 5;
if (a && (b++ > 0)) {
printf("條件為真。\n");
} else {
printf("條件為假。\n");
}
printf("b 的值: %d\n", b);
return 0;
}說明
由於 a 為假，後續的 b++ > 0 不會被執行，因此 b 保持原值 5。
7.5 小結
- 不要混淆邏輯運算子與位元運算子。
- 在條件式中正確使用比較運算子
==而非=。 - 複雜條件式請使用括號來明確計算順序。
- 理解短路求值的行為，避免副作用造成非預期結果。
8. 常見問答（FAQ）
Q1. 如何在 C 語言中用邏輯運算子組合多個條件？
A：使用 &&（AND）與 ||（OR）即可。例如：
#include <stdio.h>
int main() {
int age = 20;
int is_student = 1;
if (age >= 18 && is_student == 1) {
printf("符合條件。\n");
} else {
printf("不符合條件。\n");
}
return 0;
}Q2. 邏輯運算子與位元運算子的差異是什麼？
A：邏輯運算子用於判斷條件的真偽，位元運算子則用於整數的位元層級操作。
Q3. 如何記住邏輯運算子的優先順序？
A：優先順序為 !（NOT）最高，其次是 &&（AND），最後是 ||（OR）。可記成「先否定，再且，最後或」。
Q4. 什麼是短路求值？
A：邏輯運算式中，若已能確定結果，就不再計算後面的條件，這稱為短路求值。例如 0 && (x++ > 0) 中，x++ 不會被執行。
Q5. 如果在 if 中使用 = 會怎樣？
A：這會變成賦值操作，而非比較，可能導致判斷邏輯錯誤。應該使用 == 來比較。
9. 總結
本文詳細介紹了 C 語言的邏輯運算子，從基礎概念到實際應用，以及常見錯誤與注意事項。
- 邏輯運算子可組合多個條件，使程式判斷更靈活。
- 優先順序為
!＞&&＞||，複雜條件應加括號確保正確性。 - 不要混淆邏輯運算子與位元運算子，並注意短路求值的行為。
熟練掌握這些技巧，能讓您在 C 語言中寫出更高效、可讀性更佳的條件判斷程式。