运算

算术运算符

运算符功能
+ (单目)
- (单目)
* (双目)乘法
/除法
%取模
+ (双目)加法
- (双目)减法
单目与双目运算符

单目运算符(又称一元运算符)指被操作对象只有一个的运算符,而双目运算符(又称二元运算符)的被操作对象有两个。例如 1 + 2 中加号就是双目运算符,它有 12 两个被操作数。此外 C++ 中还有唯一的一个三目运算符 ?:

算术运算符中有两个单目运算符(正、负)以及五个双目运算符(乘法、除法、取模、加法、减法),其中单目运算符的优先级最高。

其中取模运算符 % 意为计算两个整数相除得到的余数,即求余数。

- 为双目运算符时做减法运算符,如 2-1 ;为单目运算符时做负值运算符,如 -1

使用方法如下

op=x-y*z

得到的 op 的运算值遵循数学中加减乘除的优先规律,首先进行优先级高的运算,同优先级自左向右运算,括号提高优先级。

算术运算中的类型转换

对于双目算术运算符,当参与运算的两个变量类型相同时,不发生 类型转换 ,运算结果将会用参与运算的变量的类型容纳,否则会发生类型转换,以使两个变量的类型一致。

转换的规则如下:

  • 先将 charboolshort 等类型提升至 int (或 unsigned int ,取决于原类型的符号性)类型;
  • 若存在一个变量类型为 long double ,会将另一变量转换为 long double 类型;
  • 否则,若存在一个变量类型为 double ,会将另一变量转换为 double 类型;
  • 否则,若存在一个变量类型为 float ,会将另一变量转换为 float 类型;
  • 否则(即参与运算的两个变量均为整数类型):
    • 若两个变量符号性一致,则将位宽较小的类型转换为位宽较大的类型;
    • 否则,若无符号变量的位宽不小于带符号变量的位宽,则将带符号数转换为无符号数对应的类型;
    • 否则,若带符号操作数的类型能表示无符号操作数类型的所有值,则将无符号操作数转换为带符号操作数对应的类型;
    • 否则,将带符号数转换为相对应的无符号类型。

例如,对于一个整型( int )变量 和另一个双精度浮点型( double )类型变量

  • x/3 的结果将会是整型;
  • x/3.0 的结果将会是双精度浮点型;
  • x/y 的结果将会是双精度浮点型;
  • x*1/3 的结果将会是整型;
  • x*1.0/3 的结果将会是双精度浮点型;

位运算符

运算符功能
~逐位非
& (双目)逐位与
|逐位或
^逐位异或
<<逐位左移
>>逐位右移

位操作的意义请参考 位运算 页面。需要注意的是,位运算符的优先级低于普通的算数运算符。

自增/自减 运算符

有时我们需要让变量进行增加 1(自增)或者减少 1(自减),这时自增运算符 ++ 和自减运算符 -- 就派上用场了。

自增/自减运算符可放在变量前或变量后面,在变量前称为前缀,在变量后称为后缀,单独使用时前缀后缀无需特别区别,如果需要用到表达式的值则需注意,具体可看下面的例子。详细情况可参考 引用 介绍的例子部分。

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i = 100;

op1 = i++;  // op1 = 100,先 op1 = i,然后 i = i + 1

i = 100;

op2 = ++i;  // op2 = 101,先 i = i + 1,然后赋值 op2

i = 100;

op3 = i--;  // op3 = 100,先赋值 op3,然后 i = i - 1

i = 100;

op4 = --i;  // op4 = 99,先 i = i - 1,然后赋值 op4

复合赋值运算符

复合赋值运算符实际上是表达式的缩写形式。可分为复合算术运算符 +=-=*=/=%= 和复合位运算符 &=|=^=<<=>>=

例如,op = op + 2 可写为 op += 2op = op - 2 可写为 op -= 2op= op * 2 可写为 op *= 2

条件运算符

条件运算符可以看作 if 语句的简写,a ? b : c 中如果表达式 a 成立,那么这个条件表达式的结果是 b,否则条件表达式的结果是 c

比较运算符

运算符功能
>大于
>=大于等于
<小于
<=小于等于
==等于
!=不等于

其中特别需要注意的是要将等于运算符 == 和赋值运算符 = 区分开来,这在判断语句中尤为重要。

if (op=1)if (op==1) 看起来类似,但实际功能却相差甚远。第一条语句是在对 op 进行赋值,若赋值为非 0 时为真值,表达式的条件始终是满足的,无法达到判断的作用;而第二条语句才是对 op 的值进行判断。

逻辑运算符

运算符功能
&&逻辑与
||逻辑或
!逻辑非
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Result = op1 && op2;  // 当 op1 与 op2 都为真时则 Result 为真

Result = op1 || op2;  // 当 op1 或 op2 其中一个为真时则 Result 为真

Result = !op1;  // 当 op1 为假时则 Result 为真

逗号运算符

逗号运算符可将多个表达式分隔开来,被分隔开的表达式按从左至右的顺序依次计算,整个表达式的值是最后的表达式的值。逗号表达式的优先级在所有运算符中的优先级是 最低 的。

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exp1, exp2, exp3;  // 最后的值为 exp3 的运算结果。

Result = 1 + 2, 3 + 4, 5 + 6;
//得到 Result 的值为 3 而不是 11,因为赋值运算符 "="
//的优先级比逗号运算符高,先进行了赋值运算才进行逗号运算。

Result = (1 + 2, 3 + 4, 5 + 6);

// 若要让 Result 的值得到逗号运算的结果则应将整个表达式用括号提高优先级,此时
// Result 的值才为 11。

成员访问运算符

运算符功能
[]数组下标
.对象成员
& (单目)取地址/获取引用
* (单目)间接寻址/解引用
->指针成员

这些运算符用来访问对象的成员或者内存,除了最后一个运算符外上述运算符都可被重载。与 &*-> 相关的内容请阅读 指针引用 教程。这里还省略了两个很少用到的运算符 .*->* ,其具体用法可以参见 C++ 语言手册

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auto result1 = v[1];  // 获取v中下标为2的对象
auto result2 = p.q;   // 获取p对象的q成员
auto result3 = p -> q;  // 获取p指针指向的对象的q成员,等价于 (*p).q
auto result4 = &v;      // 获取指向v的指针
auto result5 = *v;      // 获取v指针指向的对象

C++ 运算符优先级总表

来自 C++ 运算符优先级 - cppreference ,有修改。

运算符描述例子可重载性
第一级别
::作用域解析符Class::age = 2;不可重载
第二级别
++后自增运算符for (int i = 0; i < 10; i++) cout << i;可重载
--后自减运算符for (int i = 10; i > 0; i--) cout << i;可重载
type() type{}强制类型转换unsigned int a = unsigned(3.14);可重载
()函数调用isdigit('1')可重载
[]数组数据获取array[4] = 2;可重载
.对象型成员调用obj.age = 34;不可重载
->指针型成员调用ptr->age = 34;可重载
第三级别 (从右向左结合)
++前自增运算符for (i = 0; i < 10; ++i) cout << i;可重载
--前自减运算符for (i = 10; i > 0; --i) cout << i;可重载
+正号int i = +1;可重载
-负号int i = -1;可重载
!逻辑取反if (!done) …可重载
~按位取反flags = ~flags;可重载
(type)C 风格强制类型转换int i = (int) floatNum;可重载
*指针取值int data = *intPtr;可重载
&值取指针int *intPtr = &data;可重载
sizeof返回类型内存int size = sizeof floatNum; int size = sizeof(float);不可重载
new动态元素内存分配long *pVar = new long; MyClass *ptr = new MyClass(args);可重载
new []动态数组内存分配long *array = new long[n];可重载
delete动态析构元素内存delete pVar;可重载
delete []动态析构数组内存delete [] array;可重载
第四级别
.*类对象成员引用obj.*var = 24;不可重载
->*类指针成员引用ptr->*var = 24;可重载
第五级别
*乘法int i = 2 * 4;可重载
/除法float f = 10.0 / 3.0;可重载
%取余数(模运算)int rem = 4 % 3;可重载
第六级别
+加法int i = 2 + 3;可重载
-减法int i = 5 - 1;可重载
第七级别
<<位左移int flags = 33 << 1;可重载
>>位右移int flags = 33 >> 1;可重载
第八级别
<=>三路比较运算符if ((i <=> 42) < 0) ...可重载
第九级别
<小于if (i < 42) ...可重载
<=小于等于if (i <= 42) ...可重载
>大于if (i > 42) ...可重载
>=大于等于if (i >= 42) ...可重载
第十级别
==等于if (i == 42) ...可重载
!=不等于if (i != 42) ...可重载
第十一级别
&位与运算flags = flags & 42;可重载
第十二级别
^位异或运算flags = flags ^ 42;可重载
第十三级别
|位或运算flags = flags | 42;可重载
第十四级别
&&逻辑与运算if (conditionA && conditionB) ...可重载
第十五级别 (从右向左结合)
||逻辑或运算if (conditionA || conditionB) ...可重载
第十六级别 (从右向左结合)
? :条件运算符int i = a > b ? a : b;不可重载
throw异常抛出throw EClass("Message");不可重载
=赋值int a = b;可重载
+=加赋值运算a += 3;可重载
-=减赋值运算b -= 4;可重载
*=乘赋值运算a *= 5;可重载
/=除赋值运算a /= 2;可重载
%=模赋值运算a %= 3;可重载
<<=位左移赋值运算flags <<= 2;可重载
>>=位右移赋值运算flags >>= 2;可重载
&=位与赋值运算flags &= new_flags;可重载
^=位异或赋值运算flags ^= new_flags;可重载
|=位或赋值运算flags |= new_flags;可重载
第十七级别
,逗号分隔符for (i = 0, j = 0; i < 10; i++, j++) ...可重载

需要注意的是,表中并未列出 const_caststatic_castdynamic_castreinterpret_casttypeidsizeof...noexceptalignof 等运算符,因为它们的使用形式与函数调用相同,不会出现歧义。


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