C言語の比較演算子と論理演算子まとめ(>,<,==,!=,&&,||,!)

// 0と非0の評価、および比較演算の結果は0/1になる例
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 0;
    int b = 42;
    int c = -3;

    // 変数を条件として解釈するなら「!= 0」で真偽に正規化して見ると分かりやすい
    printf("a を条件にした評価(a != 0): %d\n", a != 0);  // 0 -> 偽
    printf("b を条件にした評価(b != 0): %d\n", b != 0);  // 1 -> 真
    printf("c を条件にした評価(c != 0): %d\n", c != 0);  // 1 -> 真

    // 比較演算の結果も0/1
    printf("3 < 5: %d\n", 3 < 5);
    printf("3 > 5: %d\n", 3 > 5);
    printf("3 == 3: %d\n", 3 == 3);
    printf("3 != 3: %d\n", 3 != 3);
    return 0;
}

// if文における0/非0の評価
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 0;

    if (x) {
        printf("if(x): xは真です\n");
    } else {
        printf("if(x): xは偽です\n");
    }

    x = -5;
    if (x != 0) {  // 明示的に比較しても同じ意味
        printf("if(x != 0): xは非0なので真です\n");
    }
    return 0;
}

// > と < の基本
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 7;
    int y = 10;

    printf("x(7) > y(10): %d\n", x > y);
    printf("x(7) < y(10): %d\n", x < y);
    return 0;
}

// == と != の基本、浮動小数点の注意点
#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
    int p = 5, q = 5, r = 6;
    printf("p == q: %d\n", p == q); // 1
    printf("p != r: %d\n", p != r); // 1

    double a = 0.1 + 0.2;
    double b = 0.3;
    printf("a == b (0.1+0.2 と 0.3 の比較): %d\n", a == b); // 多くの環境で 0
    // 誤差を考慮した比較の例(許容誤差を設ける)
    double eps = 1e-9;
    printf("|a-b| < eps による近似比較: %d\n", fabs(a - b) < eps);
    return 0;
}

// 悪い例: ifの中で=を使ってしまう(代入になり、式全体の値が条件になる)
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int n = 0;

    if (n = 0) {   // ここは「nが0に代入され、その結果0が条件」となる -> 偽
        printf("n = 0 の if: 真\n");
    } else {
        printf("n = 0 の if: 偽(elseが実行)\n");
    }

    if (n = 1) {   // 「nが1に代入され、その結果1が条件」となる -> 真
        printf("n = 1 の if: 真(ifが実行)\n");
    } else {
        printf("n = 1 の if: 偽\n");
    }
    return 0;
}

// 良い例: == を使う、さらに()で意図を明確にする
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int n = 0;

    if (n == 0) {
        printf("n == 0: 真\n");
    } else {
        printf("n == 0: 偽\n");
    }
    return 0;
}

// && の基本: 範囲判定の例(20 <= age < 30 相当)
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int age = 25;
    int is_twenty代 = (age > 19) && (age < 30); // >, < のみで書く
    printf("age=%d は20代か: %d\n", age, is_twenty代);
    return 0;
}

// || の基本: 複数学値のいずれかに該当
#include <stdio.h>

int main(void) {
    char grade = 'B';
    int is_pass = (grade == 'A') || (grade == 'B');
    printf("grade=%c は合格ランク(AまたはB)か: %d\n", grade, is_pass);
    return 0;
}

// ! の基本
#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("!0: %d\n", !0);
    printf("!5: %d\n", !5);
    int n = 0;
    if (!n) {
        printf("nは0なので!nは真\n");
    }
    return 0;
}

// 短絡評価の観察: どちらの式が評価されたかを表示する
#include <stdio.h>

int log_and_return(const char *label, int value) {
    printf("%s が評価されました(value=%d)\n", label, value);
    return value;
}

int main(void) {
    int a = 0, b = 1;

    // 左が偽(0)なので右は評価されない
    int r1 = log_and_return("左辺(AND)", a) && log_and_return("右辺(AND)", b);
    printf("結果 a && b: %d\n", r1);

    // 左が真(非0)なので右は評価されない
    int r2 = log_and_return("左辺(OR)", b) || log_and_return("右辺(OR)", a);
    printf("結果 b || a: %d\n", r2);

    return 0;
}

// 比較と論理の組み合わせ
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int score = 75;
    int absence = 2;

    int pass = ((score > 69) && (absence < 3)) || (score == 100);
    printf("score=%d, absence=%d -> pass: %d\n", score, absence, pass);
    return 0;
}

// whileで条件を組み合わせて安全に走査する
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int data[] = {5, 3, 0, 7, 9};
    int n = (int)(sizeof(data) / sizeof(data[0]));
    int i = 0;

    // i < n が偽になった時点で右側は評価されない(短絡評価)
    while ((i < n) && (data[i] != 0)) {
        printf("data[%d] = %d\n", i, data[i]);
        i++;
    }

    if ((i < n) && (data[i] == 0)) {
        printf("最初の0をdata[%d]で検出\n", i);
    }
    return 0;
}

// 優先順位による違いの例
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 0, b = 1, c = 2;

    int r1 = a == b || c;         // (a == b) || c と解釈 -> 0 || 2(真) -> 真(1)
    int r2 = a == (b || c);       // (b || c) は真(1) -> a == 1 -> 偽(0)

    printf("r1: %d, r2: %d\n", r1, r2);
    return 0;
}

// 括弧で論理ブロックを明示
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 8;
    int in_range = (x > 0) && (x < 10); // どちらの比較が && の左右なのか一目瞭然
    printf("0 < x && x < 10: %d\n", in_range);
    return 0;
}

// 0/非0と1の違い
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int flag = 2;

    printf("flag を条件(非0)として評価: %d\n", flag != 0); // 1
    printf("flag == 1 と等値比較: %d\n", flag == 1);       // 0

    // 論理演算の結果は常に0/1
    printf("5 && 2: %d\n", 5 && 2); // 1
    printf("5 || 0: %d\n", 5 || 0); // 1
    return 0;
}

// stdbool.h の利用
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main(void) {
    bool ok = true;
    bool ng = false;

    printf("ok=%d, ng=%d\n", ok, ng);

    int n = 2;
    bool b = n; // 非0を代入するとtrue(1)になる
    printf("n=2 を bool に代入 -> b=%d\n", b);

    if (!ng && ok) {
        printf("!ng && ok は真です\n");
    }
    return 0;
}