C++的运算符

C++的运算符十分丰富，使得C++的运算十分灵活方便。例如把赋值号(=)也作为运算符处理，这样，a=b=c=4就是合法的表达式，这是与其他语言不同的。C++提供了以下运算符：

1. 算术运算符
   +(加)  -(减)  *(乘)  /(除)  %(整除求余)  ++(自加)  --(自减)
2. 关系运算符
   >(大于)  <(小于)   ==(等于)  >=(大于或等于)  <=(小于或等于)  !=(不等于)
3. 逻辑运算符
   &&(逻辑与)  ||(逻辑或)   !(逻辑非)
4. 位运算符
   <<(按位左移)  >>(按位右移)  &(按位与)  |(按位或)   ^(按位异或)  ~(按位取反)
5. 赋值运算符 (=及其扩展赋值运算符)
6. 条件运算符 (?:)
7. 逗号运算符 (,)
8. 指针运算符 (*)
9. 引用运算符和地址运算符 (&)
10. 求字节数运算符(sizeof)
11. 强制类型转换运算符( (类型) 或类型( ))
12. 成员运算符 (.)
13. 指向成员的运算符 (->)
14. 下标运算符 ([ ])
15. 其他 (如函数调用运算符())

常见算数运算符

运算符	说明	举例
+	加法运算符，或正值运算符	3+5，+3
-	减法运算符，或负值运算符	5-2，-3
*	乘法运算符	3*5
/	除法运算符	5/3
%	模运算符，或称求余运算符	%两侧均应为整型数据，如7%4的值为3

需要说明，两个整数相除的结果为整数，如5/3的结果值为1，舍去小数部分。但是，如果除数或被除数中有一个为负值，则舍入的方向是不固定的。例如，-5/3在有的C++系统上得到结果-1，有的C++系统则给出结果-2。多数编译系统采取“向零取整”的方法，即5/3的值等于1，-5/3的值等于-1，取整后向零靠拢。

如果参加+,  -,  *, / 运算的两个数中有一个数为float型数据，则运算的结果是double型，因为C++在运算时对所有float型数据都按double型数据处理。

算术表达式和运算符的优先级与结合性

用算术运算符和括号将运算对象（也称操作数）连接起来的、符合C++语法规则的式子，称C++算术表达式。运算对象包括常量、变量、函数等。例如，下面是一个合法的C++算术表达式：
    a*b/c-1.5+‘a‘

C++语言规定了运算符的优先级和结合性。在求解表达式时，先按运算符的优先级别高低次序执行，例如先乘除后加减。如有表达式a-b*c，b的左侧为减号，右侧为乘号，而乘号优先于减号，因此，相当于a-（b*c）。如果在一个运算对象两侧的运算符的优先级别相同，如a-b+c，则按规定的“结合方向”处理。

C++规定了各种运算符的结合方向（结合性），算术运算符的结合方向为“自左至右”，即先左后右，因此b先与减号结合，执行a-b的运算，再执行加c的运算。“自左至右的结合方向”又称“左结合性”，即运算对象先与左面的运算符结合。以后可以看到有些运算符的结合方向为“自右至左”，即右结合性（例如赋值运算符）。关于“结合性”的概念在其他一些高级语言中是没有的，是C和C++的特点之一，希望能弄清楚。

C++所有运算符以及它们的优先级别和结合性请查看这里：C++运算符优先级表

表达式中各类数值型数据间的混合运算

在表达式中常遇到不同类型数据之间进行运算，如：
    10+‘a‘+1.5-8765.1234*‘b‘
在进行运算时，不同类型的数据要先转换成同一类型，然后进行运算。转换的规则按图2.7所示。

图2.7

假设已指定i为整型变量，f为float变量，d为double型变量，e为long型，有下面表达式：
    10+‘a‘+i*f-d/e
运算次序为：

1. 进行10+‘a‘的运算，先将‘a‘转换成整数97，运算结果为107。
2. 进行i*f的运算。先将i与f都转换成double型，运算结果为double型。
3. 整数107与i*f的积相加。先将整数107转换成双精度数（小数点后加若干个0，即107.000…00），结果为double型。
4. 将变量e转换成double型，d/e结果为double型。
5. 将10+‘a‘+i*f的结果与d/e的商相减，结果为double型。

上述的类型转换是由系统自动进行的。

在C和C++中，常在表达式中使用自增（++）和自减（--）运算符，他们的作用是使变量的值增1或减1，如：
++i（在使用i之前，先使i的值加1，如果i的原值为3，则执行j=++i后，j的值为4）
--i （在使用i之前，先使i的值减1，如果i的原值为3，则执行j=--i后，j的值为2）
i++ （在使用i之后，使i的值加1，如果i的原值为3，则执行j=i++后，j的值为3，然后i变为4）
i--（在使用i之后，使i的值减1，如果i的原值为3，则执行j=i--后，j的值为3，然后i变为2）
++i是先执行i=i+1后，再使用i的值;而i++是先使用i的值后，再执行i=i+1。

正确地使用++和--，可以使程序简洁?清晰?高效。请注意：

1. 自增运算符（++）和自减运算符（--）只能用于变量，而不能用于常量或表达式。
2. ++和--的结合方向是“自右至左”。
3. 自增运算符（++）和自减运算符（--）使用十分灵活，但在很多情况下可能出现歧义性，产生“意想不到”的副作用。
4. 自增（减）运算符在C++程序中是经常见到的，常用于循环语句中，使循环变量自动加1。也用于指针变量，使指针指向下一个地址。

C++强制类型转换

在表达式中不同类型的数据会自动地转换类型，以进行运算。有时程序编制者还可以利用强制类型转换运算符将一个表达式转换成所需类型。例如：
    (double)a  (将a转换成double类型)
    (int)(x+y)   (将x+y的值转换成整型)
    (float)(5%3)  (将5%3的值转换成float型)

强制类型转换的一般形式为：
    (类型名)(表达式)

注意：如果要进行强制类型转换的对象是一个变量，该变量可以不用括号括起来。如果要进行强制类型转换的对象是一个包含多项的表达式，则表达式应该用括号括起来。如果写成
    (int)x+y
则只将x转换成整型，然后与y相加。

以上强制类型转换的形式是原来C语言使用的形式，C++把它保留了下来，以利于兼容。C++还增加了以下形式：
    类型名(表达式)
如
    int(x)
或
    int(x+y)

类型名不加括号，而变量或表达式用括号括起来。这种形式类似于函数调用。但许多人仍习惯于用第一种形式，把类型名包在括号内，这样比较清楚。

需要说明的是在强制类型转换时，得到一个所需类型的中间变量，但原来变量的类型未发生变化。例如：
    (int)x
如果x原指定为float型，值为3.6，进行强制类型运算后得到一个int型的中间变量，它的值等于3，而x原来的类型和值都不变。

【例2.4】强制类型转换。

#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
  float x;
  int i;
  x=3.6;
  i=(int)x;
  cout<<"x="<<x<<"，i="<< i<<endl;
  return 0;
}

运行结果如下：
   x=3.6，i=3
x的型仍为float型，值仍等于3.6。

由上可知，有两种类型转换，一种是在运算时不必用户指定，系统自动进行的类型转换，如3+6.5。第二种是强制类型转换。当自动类型转换不能实现目的时，可以用强制类型转换。此外，在函数调用时，有时为了使实参与形参类型一致，可以用强制类型转换运算符得到一个所需类型的参数。

C++赋值运算符与赋值表达式

赋值运算符

赋值符号“=”就是赋值运算符，它的作用是将一个数据赋给一个变量。如“a=3”的作用是执行一次赋值操作(或称赋值运算)。把常量3赋给变量a。也可以将一个表达式的值赋给一个变量。

赋值过程中的类型转换

如果赋值运算符两侧的类型不一致，但都是数值型或字符型时，在赋值时会自动进行类型转换。

1)  将浮点型数据(包括单、双精度)赋给整型变量时，舍弃其小数部分。

2)  将整型数据赋给浮点型变量时，数值不变，但以指数形式存储到变量中。

3) 将一个double型数据赋给float变量时，要注意数值范围不能溢出。

4)  字符型数据赋给整型变量，将字符的ASCII码赋给整型变量。

5) 将一个int、short或long型数据赋给一个char型变量，只将其低8位原封不动地送到char型变量(发生截断)。例如
   short int i=289;
   char c;
   c=i; //将一个int型数据赋给一个char型变量
赋值情况见图2.8。为方便起见，以一个int型数据占两个字节(16位)的情况来说明。

图2.8

6) 将signed(有符号)型数据赋给长度相同的unsigned(无符号)型变量，将存储单元内容原样照搬（连原有的符号位也作为数值一起传送）。

【例2.5】将有符号数据传送给无符号变量。

#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
  unsigned short a;
  short int b=-1;
  a=b;
  cout<<"a="<<a<<endl;
  return 0;
}

运行结果为
a=65535

赋给b的值是-1，怎么会得到65535呢？请看图2.9所示的赋值情况。

图2.9

-1的补码形式为1111111111111111(即全部16个二进制位均为1)，将它传送给a，而a是无符号型变量，16个位全1是十进制的65535。如果b为正值，且在0~32767之间，则赋值后数值不变。

不同类型的整型数据间的赋值归根结底就是一条：按存储单元中的存储形式直接传送。

C和C++使用灵活，在不同类型数据之间赋值时，常常会出现意想不到的结果，而编译系统并不提示出错，全靠程序员的经验来找出问题。这就要求编程人员对出现问题的原因有所了解，以便迅速排除故障。

复合的赋值运算符

在赋值符“=”之前加上其他运算符，可以构成复合的运算符。如果在“=”前加一个“+”运算符就成了复合运算符“+=”。例如，可以有
    a+=3  等价于  a=a+3
    x*=y+8等价于  x=x*(y+8)
    x%=3  等价于  x=x%3
以“a+=3”为例来说明，它相当于使a进行一次自加3的操作。即先使a加3，再赋给a。同样，“x*=y+8”的作用是使x乘以(y+8)，再赋给x。

为便于记忆，可以这样理解：

1. a+= b(其中a为变量，b为表达式)
2. a+= b (将有下划线的“a+”移到“=”右侧)
3. a = a + b  (在“=”左侧补上变量名a)

注意，如果b是包含若干项的表达式，则相当于它有括号。如

1. x %= y+3
2. x %= (y+3)
3. x = x%(y+3)(不要错认为x=x%y+3)

 

 

凡是二元(二目)运算符，都可以与赋值符一起组合成复合赋值符。C++可以使用以下几种复合赋值运算符：
    +=，-=，*=，/=，%=，<<=，>>=，&=，^=，|=
其中后5种是有关位运算的。

C++之所以采用这种复合运算符，一是为了简化程序，使程序精炼，二是为了提高编译效率（这样写法与“逆波兰”式一致，有利于编译，能产生质量较高的目标代码）。专业的程序员在程序中常用复合运算符，初学者可能不习惯，也可以不用或少用。

赋值表达式

由赋值运算符将一个变量和一个表达式连接起来的式子称为“赋值表达式”。它的一般形式为：
    <变量> <赋值运算符> <表达式>
如“a=5”是一个赋值表达式。对赋值表达式求解的过程是：先求赋值运算符右侧的“表达式”的值，然后赋给赋值运算符左侧的变量。一个表达式应该有一个值。赋值运算符左侧的标识符称为“左值”(left value，简写为lvalue)。并不是任何对象都可以作为左值的，变量可以作为左值，而表达式a+b就不能作为左值，常变量也不能作为左值，因为常变量不能被赋值。

出现在赋值运算符右侧的表达式称为“右值”(right value，简写为rvalue)。显然左值也可以出现在赋值运算符右侧，因而左值都可以作为右值。如：
    int a=3，b，c;
    b=a;// b是左值
    c=b;// b也是右值
赋值表达式中的“表达式”，又可以是一个赋值表达式。如
    a=(b=5)
下面是赋值表达式的例子：
    a=b=c=5  (赋值表达式值为5，a，b，c值均为5)
    a=5+(c=6)(表达式值为11，a值为11，c值为6)
    a=(b=4)+(c=6)  (表达式值为10，a值为10，b等于4，c等于6)
    a=(b=10)/(c=2) (表达式值为5，a等于5，b等于10，c等于2)
请分析下面的赋值表达式：
    (a=3*5)=4*3
赋值表达式作为左值时应加括号，如果写成下面这样就会出现语法错误：
    a=3*5=4*3
因为3*5不是左值，不能出现在赋值运算符的左侧。

赋值表达式也可以包含复合的赋值运算符。如
    a+=a-=a*a
也是一个赋值表达式。如果a的初值为12，此赋值表达式的求解步骤如下：

1. 先进行“a-=a*a”的运算，它相当于a=a-a*a=12-144=-132。
2. 再进行“a+=-132”的运算，它相当于a=a+(-132)=-132-132=-264。

C++逗号运算符与逗号表达式

C++将赋值表达式作为表达式的一种，使赋值操作不仅可以出现在赋值语句中，而且可以以表达式形式出现在其他语句(如输出语句、循环语句等)中。这是C++语言灵活性的一种表现。

请注意，用cout语句输出一个赋值表达式的值时，要将该赋值表达式用括号括起来，如果写成“cout<<a=b;”将会出现编译错误。

C++提供一种特殊的运算符——逗号运算符。用它将两个表达式连接起来。如
    3+5, 6+8
称为逗号表达式，又称为“顺序求值运算符”。逗号表达式的一般形式为：
    表达式1, 表达式2
逗号表达式的求解过程是：先求解表达式1，再求解表达式2。整个逗号表达式的值是表达式2的值。如，逗号表达式
   a=3*5, a*4
赋值运算符的优先级别高于逗号运算符， 因此应先求解a=3*5(也就是把“a=3*5”作为一个表达式)。经计算和赋值后得到a的值为15，然后求解a*4，得60。整个逗号表达式的值为60。

一个逗号表达式又可以与另一个表达式组成一个新的逗号表达式，如
    (a=3*5, a*4), a+5
逗号表达式的一般形式可以扩展为：
    表达式1, 表达式2, 表达式3, …, 表达式n
它的值为表达式n的值。

逗号运算符是所有运算符中级别最低的。因此，下面两个表达式的作用是不同的：
    x=(a=3, 6*3)
    x=a=3, 6*a

其实，逗号表达式无非是把若干个表达式“串联”起来。在许多情况下，使用逗号表达式的目的只是想分别得到各个表达式的值，而并非一定需要得到和使用整个逗号表达式的值，逗号表达式最常用于循环语句(for语句)中。

在用cout输出一个逗号表达式的值时，要将该逗号表达式用括号括起来，如：
    cout<<(3*5, 43-6*5, 67/3)<<endl;

C和C++语言表达能力强，其中一个重要方面就在于它的表达式类型丰富，运算符功能强，因而使用灵活，适应性强。

C++(二):运算符与表达式