C++的运算符与表达式

news/2024/11/20 9:32:09/

C++的运算符与表达式

运算符

  • 运算符是一种告诉编译器执行特定的数学或逻辑操作的符号。C++内置了丰富的运算符，并且提供了以下类型的运算符：
    • 算数运算符
    • 关系运算符
    • 逻辑运算符
    • 位运算符
    • 赋值运算符
    • 杂项运算符

表达式

  • 在程序中，运算符是用来操作数据的，因此这些数据也被称为操作数，使用运算符将操作数连接而成的式子称为表达式

表达式具有如下特点：

  • 常量和变量都是表达式 例如常量3.14 变量i
  • 运算符的类型对应表达式的类型，例如算数运算符对应算数表达式
  • 每一个表达式都有自己的值，即表达式都有运算结果

算数运算符

假设变量A的值为10，变量B的值为20则：

运算符描述实例
+把两个操作数相加A + B 将得到 30
-从第一个操作数中减去第二个操作数A - B 将得到 -10
*把两个操作数相乘A * B 将得到 200
/分子除以分母B / A 将得到 2
%取模运算符，整除后的余数B % A 将得到 0
++自增运算符，整数值增加 1A++ 将得到 11
–自减运算符，整数值减少 1A-- 将得到 9

关系运算符

运算符描述实例
==检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。(A == B) 不为真。
!=检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真。(A != B) 为真。
>检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真。(A > B) 不为真。
<检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真。(A < B) 为真。
>=检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。(A >= B) 不为真。
<=检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。(A <= B) 为真。

逻辑运算符

运算符描述实例
&&称为逻辑与运算符。如果两个操作数都非零，则条件为真。(A && B) 为假。
||称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零，则条件为真。(A || B) 为真。
！称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个非零，则条件为真。!(A && B) 为真。

赋值运算符

运算符描述实例
=简单的赋值运算符，把右边操作数的值赋给左边操作数C = A + B 将把 A + B 的值赋给 C
+=加且赋值运算符，把右边操作数加上左边操作数的结果赋值给左边操作数C += A 相当于 C = C + A
-=减且赋值运算符，把左边操作数减去右边操作数的结果赋值给左边操作数C -= A 相当于 C = C - A
*=乘且赋值运算符，把右边操作数乘以左边操作数的结果赋值给左边操作数C *= A 相当于 C = C * A
/=除且赋值运算符，把左边操作数除以右边操作数的结果赋值给左边操作数C /= A 相当于 C = C / A
%=求模且赋值运算符，求两个操作数的模赋值给左边操作数C %= A 相当于 C = C % A
<<=左移且赋值运算符C <<= 2 等同于 C = C << 2
>>=右移且赋值运算符C >>= 2 等同于 C = C >> 2
&=按位与且赋值运算符C &= 2 等同于 C = C & 2
^=按位异或且赋值运算符C ^= 2 等同于 C = C ^ 2
|=按位或且赋值运算符C |= 等同于 C = C |2

位运算符

运算符描述实例
&如果同时存在于两个操作数中，二进制 AND 运算符复制一位到结果中。(A & B) 将得到 12，即为 0000 1100
|如果存在于任一操作数中，二进制 OR 运算符复制一位到结果中。(A | B) 将得到 12，即为 0000 1100
^如果存在于其中一个操作数中但不同时存在于两个操作数中，二进制异或运算符复制一位到结果中。(A ^ B) 将得到 49，即为 0011 0001
~二进制补码运算符是一元运算符，具有"翻转"位效果，即0变成1，1变成0。(~A ) 将得到 -61，即为 1100 0011，一个有符号二进制数的补码形式。
<<二进制左移运算符。左操作数的值向左移动右操作数指定的位数。A << 2 将得到 240，即为 1111 0000
>>二进制右移运算符。左操作数的值向右移动右操作数指定的位数。A >> 2 将得到 15，即为 0000 1111

优先级：

位与疏散运算符都是双目运算符，其结合性都是从左到右的，优先级高于逻辑运算符，低于比较云悬浮，且从高到低依次为& ^ |

其他运算符

运算符描述
sizeofsizeof 运算符返回变量的大小。例如，sizeof(a) 将返回 4，其中 a 是整数。
Condition ? X : Y三目运算符。如果 Condition 为真 ? 则值为 X : 否则值为 Y。
,逗号运算符会顺序执行一系列运算。整个逗号表达式的值是以逗号分隔的列表中的最后一个表达式的值。
.（点）和 ->（箭头）成员运算符用于引用类、结构和共用体的成员。
Cast强制转换运算符把一种数据类型转换为另一种数据类型。例如，int(2.2000) 将返回 2。
&指针运算符 &返回变量的地址。例如 &a; 将给出变量的实际地址。
*指针运算符 * 指向一个变量。例如，*var; 将指向变量 var。

运算符的优先级

  • 一般来说，一元运算符优先级高于对应的二元运算符
  • 弄不清楚优先级就加括号

运算符代码演示：

# include <assert.h>
# include <iostream>
using namespace std;int main()
{int A = 10;int B = 20;// 算术运算符示例std::cout << A + B << std::endl;    // 30cout << A - B << endl;     // -10cout << A*B << endl;       // 200cout << B / A << endl;     // 2cout << 15 / A << endl;    // 1cout << 15.0 / A << endl; // 1.5cout << B%A << endl;      // 0cout << ++A << endl;      // 11cout << A << endl;           // 11cout << --A << endl;        // 10cout << A << endl;           // 10// 关系运算符示例cout << (A == B) << endl;  // 0cout << (A != B) << endl;   // 1cout << (A > B) << endl;    // 0cout << (A < B) << endl;    // 1cout << (A >= B) << endl;  // 0cout << (A <= B) << endl;  // 1// 逻辑运算符示例bool bA = false, bB = true;// to be or not to becout << ( bA == true || bA != true ) << endl;   // 1cout << (bB == true || bB != true) << endl;   // 1// 德*摩根率assert( !(bA || bB) == (!bA && !bB) ); //  1assert( !(bA && bB) == (!bA || !bB)  ); //  1bA = false, bB = false;assert( !(bA || bB) == (!bA && !bB) ); //  1assert( !(bA && bB) == (!bA || !bB) ); //  1bA = true, bB = true;assert( !(bA || bB) == (!bA && !bB) ); //  1assert( !(bA && bB) == (!bA || !bB) ); //  1bA = true, bB = false;assert( !(bA || bB) == (!bA && !bB) ); //  1assert( !(bA && bB) == (!bA || !bB) ); //  1// 位运算cout << (A&B) << endl;      //  01010 & 10100  = 00000  ==> 0cout << (A | B) << endl;       //  01010 | 10100  = 11110  ==> 30cout << (A^B) << endl;     //  01010 ^ 10100  = 11110 ==> 30cout << (~A) << endl;       //  ~0000000000001010 = 11111111111110101   ==> 0000000000001011 ==》 -11cout << (A << 2) << endl;  // 00001010 << 2 ==> 00101000‬ ==> 40cout << (A >> 2) << endl;// 00001010 >> 2 ==> 00000010 ==> 2// 赋值运算符int C = A + B;cout << C << endl;C += A;cout << C << endl;C -= A;cout << C << endl;C *= A;cout << C << endl;C /= A;cout << C << endl;C %= A;cout << C << endl;C <<= A;cout << C << endl;C >>= A;cout << C << endl;C &= A;cout << C << endl;C ^= A;cout << C << endl;C |= A;cout << C << endl;// 杂项运算符示例cout << sizeof(A) << endl;   // 4int M = A > B ? 1 : 0;cout << M << endl;              // 0int D = A < B ? 1 : 0;cout << D << endl;              // 1int E = (A, B, M);cout << E << endl;               // 0float F = float(E);cout << F << endl;               // 0cout << &F << endl;            // 0xFFXXXfloat * P = &F;cout << P << endl;              // 0xFFXXXcout << *P << endl;             // 0typedef struct {short Sunday = 0;short Monday = 1;short Tuesday = 2;short Wednesday = 3;short Thursday = 4;short Friday = 5;short Saturday = 6;} Week;Week w;cout << w.Friday << endl;  // 5cout << sizeof(w) << endl; // ?return 0;
}

测试的时候按项测试。

语言的注释

  • 程序注释是解释性语句，你可以在C++代码中包含注释，这将提高源代码可读性。所有的编程语言都允许某种形式的注释
  • C++支持单行注释和多行注释，注释中所有的字符会被C++编译器忽略
#include <iostream>
using namespace std;
/**** 多行注释* @return*/
int main()
{cout << "单行注释" << std::endl;return 0;
}

注释的原则和建议：

  • 好的命名和代码本身就是最好的注释；如果代码本身就清除不需要增加额外的注释
  • 在重要的代码段或者复杂的代码段先写注释再写代码，这样思路清晰，同时可以保证代码和注释一致性
  • 注释不是越多越好，它对代码提示，如果要写就要清楚，并且保证和代码一致性，如果更新了新代码，请更新相应的注释

补码的补充

有没有一个办法使用加法来做减法？

机器数和真值

  • 机器数：

一个数在计算机中的二进制表示形式，叫做这个数的机器数。

机器数是带符号的，在计算机中用一个数的最高位存放符号位，正数为0，负数为1

比如 +3 就是 00000000000000000000000000000011

​ -3 按照道理就是10000000000000000000000000000011

​ 实际上-3是 11111111111111111111111111111101

  • 真值：

真正的数学意义上的数值。

因为第一位是符号位，所以机器数形式值就不等于真正的数值

00000000000000000000000000000011 --> +3

11111111111111111111111111111101 --> -3

无符号数的编码

用一个函数 B 2 U w B2U_w B2Uw​ 的缩写长度为w来表示：
B 2 U w ( x ⃗ ) = ∑ i = 0 w − 1 x i 2 i B2U_w(\vec{x}) = \sum_{i = 0}^{w-1}{x_i2^i} B2Uw​(x )=i=0∑w−1​xi​2i
0001 = 1

0101 = 5

有符号数的编码

用一个函数 B 2 T w B2T_w B2Tw​ 的缩写长度为w来表示：
B 2 T w ( x ⃗ ) = − x w − 1 2 w − 1 + ∑ i = 0 w − 2 x i 2 i B2T_w(\vec{x}) = {-x_{w-1}2^{w-1}} + \sum_{i = 0}^{w-2}{x_i2^i} B2Tw​(x )=−xw−1​2w−1+i=0∑w−2​xi​2i
0001 = 1

0101 = 5

1011 = -5

1111 = -1

另外一种计算补码的方法：

对正数：直接按位计算权重之和

对负数：保留符号位，对后面每位取反+1

字节序

一个字（32位机器采用32bits字长4bytes）在内存中如何以byte来存放

两个传统：

  • 大端法：大多数IBM机器，Internet传输
  • 小端法：Intel兼容机
using namespace std;
// 二进制转无符号整型
unsigned int B2U(unsigned int num)
{return (unsigned int)(num);
}
// 二进制转有符号整型
int B2T(int num)
{return (int)(num);
}
int main()
{//  补码机器数调整展示int i1 = 0;int i2 = -1;int i3 = -2147483648;int i4 = 2147483647;unsigned int  u1 = 0;unsigned int  u2 = 4294967295;unsigned int  u3 = 2147483648;unsigned int  u4 = 2147483647;// 补码的真值验证cout << B2T(0x00000000) << endl;cout << B2T(0xFFFFFFFF) << endl;cout << B2T(0x80000000) << endl;cout << B2T(0x7FFFFFFF) << endl;cout << endl;cout << B2U(0x00000000) << endl;cout << B2U(0xFFFFFFFF) << endl;cout << B2U(0x80000000) << endl;cout << B2U(0x7FFFFFFF) << endl;return 0;
}

我们在设计软件系统时总是希望软件系统尽可能的简单通用，于是人们希望在只有加法运算器的情况下设计一种方法能计算减法。

位运算补充

  • 左移比较简单：
  • 右移运算会有两种情况：
    • 逻辑右移：移走的位填充0；
    • 算数右移：移走的位填充与符号位有关，负数填充1；

对于有符号的数，尽可能不适用右移运算 因为到底是逻辑右移还是算数右移取决于编译器。


http://www.ppmy.cn/news/75720.html

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