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C++(二):運算符與表達式

編輯:C++入門知識

C++(二):運算符與表達式


C++的運算符

C++的運算符十分豐富,使得C++的運算十分靈活方便。例如把賦值號(=)也作為運算符處理,這樣,a=b=c=4就是合法的表達式,這是與其他語言不同的。C++提供了以下運算符:

    算術運算符
    +(加) -(減) *(乘) /(除) %(整除求余) ++(自加) --(自減)關系運算符
    >(大於) <(小於) ==(等於) >=(大於或等於) <=(小於或等於) !=(不等於)邏輯運算符
    &&(邏輯與) ||(邏輯或) !(邏輯非)位運算符
    <<(按位左移) >>(按位右移) &(按位與) |(按位或) ^(按位異或) ~(按位取反)賦值運算符 (=及其擴展賦值運算符)條件運算符 (?:)逗號運算符 (,)指針運算符 (*)引用運算符和地址運算符 (&)求字節數運算符(sizeof)強制類型轉換運算符( (類型) 或類型( ))成員運算符 (.)指向成員的運算符 (->)下標運算符 ([ ])其他 (如函數調用運算符())

    C++算術運算符與算術表達式

    基本的算術運算符

    在本章中主要介紹算術運算符與算術表達式,賦值運算符與賦值表達式,逗號運算符與逗號表達式,其他運算符將在以後各章中陸續介紹。

    常見算數運算符 運算符 說明 舉例 + 加法運算符,或正值運算符 3+5,+3 - 減法運算符,或負值運算符 5-2,-3 * 乘法運算符 3*5 / 除法運算符 5/3 % 模運算符,或稱求余運算符 %兩側均應為整型數據,如7%4的值為3
    需要說明,兩個整數相除的結果為整數,如5/3的結果值為1,捨去小數部分。但是,如果除數或被除數中有一個為負值,則捨入的方向是不固定的。例如,-5/3在有的C++系統上得到結果-1,有的C++系統則給出結果-2。多數編譯系統采取“向零取整”的方法,即5/3的值等於1,-5/3的值等於-1,取整後向零靠攏。

    如果參加+, -, *, / 運算的兩個數中有一個數為float型數據,則運算的結果是double型,因為C++在運算時對所有float型數據都按double型數據處理。

    算術表達式和運算符的優先級與結合性

    用算術運算符和括號將運算對象(也稱操作數)連接起來的、符合C++語法規則的式子,稱C++算術表達式。運算對象包括常量、變量、函數等。例如,下面是一個合法的C++算術表達式:
    a*b/c-1.5+'a'

    C++語言規定了運算符的優先級和結合性。在求解表達式時,先按運算符的優先級別高低次序執行,例如先乘除後加減。如有表達式a-b*c,b的左側為減號,右側為乘號,而乘號優先於減號,因此,相當於a-(b*c)。如果在一個運算對象兩側的運算符的優先級別相同,如a-b+c,則按規定的“結合方向”處理。

    C++規定了各種運算符的結合方向(結合性),算術運算符的結合方向為“自左至右”,即先左後右,因此b先與減號結合,執行a-b的運算,再執行加c的運算。“自左至右的結合方向”又稱“左結合性”,即運算對象先與左面的運算符結合。以後可以看到有些運算符的結合方向為“自右至左”,即右結合性(例如賦值運算符)。關於“結合性”的概念在其他一些高級語言中是沒有的,是C和C++的特點之一,希望能弄清楚。

    C++所有運算符以及它們的優先級別和結合性請查看這裡:C++運算符優先級表

    表達式中各類數值型數據間的混合運算

    在表達式中常遇到不同類型數據之間進行運算,如:
    10+'a'+1.5-8765.1234*'b'
    在進行運算時,不同類型的數據要先轉換成同一類型,然後進行運算。轉換的規則按圖2.7所示。

    \
    圖2.7
    假設已指定i為整型變量,f為float變量,d為double型變量,e為long型,有下面表達式:
    10+'a'+i*f-d/e
    運算次序為:
      進行10+'a'的運算,先將'a'轉換成整數97,運算結果為107。進行i*f的運算。先將i與f都轉換成double型,運算結果為double型。整數107與i*f的積相加。先將整數107轉換成雙精度數(小數點後加若干個0,即107.000…00),結果為double型。將變量e轉換成double型,d/e結果為double型。將10+'a'+i*f的結果與d/e的商相減,結果為double型。 上述的類型轉換是由系統自動進行的。

      C++自增和自減運算符(--和++)

      在C和C++中,常在表達式中使用自增(++)和自減(--)運算符,他們的作用是使變量的值增1或減1,如:
      ++i(在使用i之前,先使i的值加1,如果i的原值為3,則執行j=++i後,j的值為4)
      --i (在使用i之前,先使i的值減1,如果i的原值為3,則執行j=--i後,j的值為2)
      i++ (在使用i之後,使i的值加1,如果i的原值為3,則執行j=i++後,j的值為3,然後i變為4)
      i--(在使用i之後,使i的值減1,如果i的原值為3,則執行j=i--後,j的值為3,然後i變為2)
      ++i是先執行i=i+1後,再使用i的值;而i++是先使用i的值後,再執行i=i+1。

      正確地使用++和--,可以使程序簡潔?清晰?高效。請注意:
        自增運算符(++)和自減運算符(--)只能用於變量,而不能用於常量或表達式。++和--的結合方向是“自右至左”。自增運算符(++)和自減運算符(--)使用十分靈活,但在很多情況下可能出現歧義性,產生“意想不到”的副作用。自增(減)運算符在C++程序中是經常見到的,常用於循環語句中,使循環變量自動加1。也用於指針變量,使指針指向下一個地址。

        C++強制類型轉換

        在表達式中不同類型的數據會自動地轉換類型,以進行運算。有時程序編制者還可以利用強制類型轉換運算符將一個表達式轉換成所需類型。例如:
        (double)a (將a轉換成double類型)
        (int)(x+y) (將x+y的值轉換成整型)
        (float)(5%3) (將5%3的值轉換成float型)

        強制類型轉換的一般形式為:
        (類型名)(表達式)

        注意:如果要進行強制類型轉換的對象是一個變量,該變量可以不用括號括起來。如果要進行強制類型轉換的對象是一個包含多項的表達式,則表達式應該用括號括起來。如果寫成
        (int)x+y
        則只將x轉換成整型,然後與y相加。

        以上強制類型轉換的形式是原來C語言使用的形式,C++把它保留了下來,以利於兼容。C++還增加了以下形式:
        類型名(表達式)

        int(x)

        int(x+y)

        類型名不加括號,而變量或表達式用括號括起來。這種形式類似於函數調用。但許多人仍習慣於用第一種形式,把類型名包在括號內,這樣比較清楚。

        需要說明的是在強制類型轉換時,得到一個所需類型的中間變量,但原來變量的類型未發生變化。例如:
        (int)x
        如果x原指定為float型,值為3.6,進行強制類型運算後得到一個int型的中間變量,它的值等於3,而x原來的類型和值都不變。

        【例2.4】強制類型轉換。
        #include 
        using namespace std;
        int main( )
        {
          float x;
          int i;
          x=3.6;
          i=(int)x;
          cout<<"x="<運行結果如下:
        x=3.6,i=3
        x的型仍為float型,值仍等於3.6。

        由上可知,有兩種類型轉換,一種是在運算時不必用戶指定,系統自動進行的類型轉換,如3+6.5。第二種是強制類型轉換。當自動類型轉換不能實現目的時,可以用強制類型轉換。此外,在函數調用時,有時為了使實參與形參類型一致,可以用強制類型轉換運算符得到一個所需類型的參數。

        C++賦值運算符與賦值表達式

        賦值運算符

        賦值符號“=”就是賦值運算符,它的作用是將一個數據賦給一個變量。如“a=3”的作用是執行一次賦值操作(或稱賦值運算)。把常量3賦給變量a。也可以將一個表達式的值賦給一個變量。

        賦值過程中的類型轉換

        如果賦值運算符兩側的類型不一致,但都是數值型或字符型時,在賦值時會自動進行類型轉換。

        1) 將浮點型數據(包括單、雙精度)賦給整型變量時,捨棄其小數部分。

        2) 將整型數據賦給浮點型變量時,數值不變,但以指數形式存儲到變量中。

        3) 將一個double型數據賦給float變量時,要注意數值范圍不能溢出。

        4) 字符型數據賦給整型變量,將字符的ASCII碼賦給整型變量。

        5) 將一個int、short或long型數據賦給一個char型變量,只將其低8位原封不動地送到char型變量(發生截斷)。例如
        short int i=289;
        char c;
        c=i; //將一個int型數據賦給一個char型變量
        賦值情況見圖2.8。為方便起見,以一個int型數據占兩個字節(16位)的情況來說明。

        \
        圖2.8
        6) 將signed(有符號)型數據賦給長度相同的unsigned(無符號)型變量,將存儲單元內容原樣照搬(連原有的符號位也作為數值一起傳送)。

        【例2.5】將有符號數據傳送給無符號變量。
        #include 
        using namespace std;
        int main( )
        {
          unsigned short a;
          short int b=-1;
          a=b;
          cout<<"a="<
        
        運行結果為
        a=65535

        賦給b的值是-1,怎麼會得到65535呢?請看圖2.9所示的賦值情況。

        \
        圖2.9
        -1的補碼形式為1111111111111111(即全部16個二進制位均為1),將它傳送給a,而a是無符號型變量,16個位全1是十進制的65535。如果b為正值,且在0~32767之間,則賦值後數值不變。

        不同類型的整型數據間的賦值歸根結底就是一條:按存儲單元中的存儲形式直接傳送。

        C和C++使用靈活,在不同類型數據之間賦值時,常常會出現意想不到的結果,而編譯系統並不提示出錯,全靠程序員的經驗來找出問題。這就要求編程人員對出現問題的原因有所了解,以便迅速排除故障。

        復合的賦值運算符

        在賦值符“=”之前加上其他運算符,可以構成復合的運算符。如果在“=”前加一個“+”運算符就成了復合運算符“+=”。例如,可以有
        a+=3 等價於 a=a+3
        x*=y+8等價於 x=x*(y+8)
        x%=3 等價於 x=x%3
        以“a+=3”為例來說明,它相當於使a進行一次自加3的操作。即先使a加3,再賦給a。同樣,“x*=y+8”的作用是使x乘以(y+8),再賦給x。

        為便於記憶,可以這樣理解:
          a+= b(其中a為變量,b為表達式)a+= b (將有下劃線的“a+”移到“=”右側)a = a + b (在“=”左側補上變量名a)
          注意,如果b是包含若干項的表達式,則相當於它有括號。如
            x %= y+3x %= (y+3)x = x%(y+3)(不要錯認為x=x%y+3)
            凡是二元(二目)運算符,都可以與賦值符一起組合成復合賦值符。C++可以使用以下幾種復合賦值運算符:
            +=,-=,*=,/=,%=,<<=,>>=,&=,^=,|=
            其中後5種是有關位運算的。

            C++之所以采用這種復合運算符,一是為了簡化程序,使程序精煉,二是為了提高編譯效率(這樣寫法與“逆波蘭”式一致,有利於編譯,能產生質量較高的目標代碼)。專業的程序員在程序中常用復合運算符,初學者可能不習慣,也可以不用或少用。

            賦值表達式

            由賦值運算符將一個變量和一個表達式連接起來的式子稱為“賦值表達式”。它的一般形式為:
            <變量> <賦值運算符> <表達式>
            如“a=5”是一個賦值表達式。對賦值表達式求解的過程是:先求賦值運算符右側的“表達式”的值,然後賦給賦值運算符左側的變量。一個表達式應該有一個值。賦值運算符左側的標識符稱為“左值”(left value,簡寫為lvalue)。並不是任何對象都可以作為左值的,變量可以作為左值,而表達式a+b就不能作為左值,常變量也不能作為左值,因為常變量不能被賦值。

            出現在賦值運算符右側的表達式稱為“右值”(right value,簡寫為rvalue)。顯然左值也可以出現在賦值運算符右側,因而左值都可以作為右值。如:
            int a=3,b,c;
            b=a;// b是左值
            c=b;// b也是右值
            賦值表達式中的“表達式”,又可以是一個賦值表達式。如
            a=(b=5)
            下面是賦值表達式的例子:
            a=b=c=5 (賦值表達式值為5,a,b,c值均為5)
            a=5+(c=6)(表達式值為11,a值為11,c值為6)
            a=(b=4)+(c=6) (表達式值為10,a值為10,b等於4,c等於6)
            a=(b=10)/(c=2) (表達式值為5,a等於5,b等於10,c等於2)
            請分析下面的賦值表達式:
            (a=3*5)=4*3
            賦值表達式作為左值時應加括號,如果寫成下面這樣就會出現語法錯誤:
            a=3*5=4*3
            因為3*5不是左值,不能出現在賦值運算符的左側。

            賦值表達式也可以包含復合的賦值運算符。如
            a+=a-=a*a
            也是一個賦值表達式。如果a的初值為12,此賦值表達式的求解步驟如下:
              先進行“a-=a*a”的運算,它相當於a=a-a*a=12-144=-132。再進行“a+=-132”的運算,它相當於a=a+(-132)=-132-132=-264。

              C++逗號運算符與逗號表達式

              C++將賦值表達式作為表達式的一種,使賦值操作不僅可以出現在賦值語句中,而且可以以表達式形式出現在其他語句(如輸出語句、循環語句等)中。這是C++語言靈活性的一種表現。

              請注意,用cout語句輸出一個賦值表達式的值時,要將該賦值表達式用括號括起來,如果寫成“cout<
              C++提供一種特殊的運算符——逗號運算符。用它將兩個表達式連接起來。如
              3+5, 6+8
              稱為逗號表達式,又稱為“順序求值運算符”。逗號表達式的一般形式為:
              表達式1, 表達式2
              逗號表達式的求解過程是:先求解表達式1,再求解表達式2。整個逗號表達式的值是表達式2的值。如,逗號表達式
              a=3*5, a*4
              賦值運算符的優先級別高於逗號運算符, 因此應先求解a=3*5(也就是把“a=3*5”作為一個表達式)。經計算和賦值後得到a的值為15,然後求解a*4,得60。整個逗號表達式的值為60。

              一個逗號表達式又可以與另一個表達式組成一個新的逗號表達式,如
              (a=3*5, a*4), a+5
              逗號表達式的一般形式可以擴展為:
              表達式1, 表達式2, 表達式3, …, 表達式n
              它的值為表達式n的值。

              逗號運算符是所有運算符中級別最低的。因此,下面兩個表達式的作用是不同的:
              x=(a=3, 6*3)
              x=a=3, 6*a

              其實,逗號表達式無非是把若干個表達式“串聯”起來。在許多情況下,使用逗號表達式的目的只是想分別得到各個表達式的值,而並非一定需要得到和使用整個逗號表達式的值,逗號表達式最常用於循環語句(for語句)中。

              在用cout輸出一個逗號表達式的值時,要將該逗號表達式用括號括起來,如:
              cout<<(3*5, 43-6*5, 67/3)<
              C和C++語言表達能力強,其中一個重要方面就在於它的表達式類型豐富,運算符功能強,因而使用靈活,適應性強。






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