C++ 运算符

介绍

在本实验中，你将学习如何在 C++ 中使用运算符。你将学习如何使用算术运算符、关系运算符、逻辑运算符和位运算符。

Skills Graph

内容预览

对于基本的数值和逻辑数据，我们使用运算符对它们进行操作。与其他语言一样，C++ 对运算符提供了全面的支持。现在开始学习它们。

• 算术运算
• 混合类型运算
• 复合赋值运算符
• 类型转换
• 关系和逻辑运算符

算术运算

C++ 支持以下用于数字的算术运算符：

以上所有运算符都是二元运算符，它们需要两个操作数。乘法、除法和取余运算的优先级高于加法和减法。

需要注意的是，int/int 的结果是 int 类型，结果会被截断，例如 1/2 → 0（而不是 0.5）。

混合类型运算

如果算术运算的两个操作数属于相同类型，则运算在该类型下进行，结果也属于该类型。然而，如果两个操作数属于不同类型，编译器会将较小类型的值提升为较大类型（称为隐式类型转换），然后在较大类型下进行运算。

例如

/* 测试混合类型算术运算 */
#include <iostream>
#include <iomanip>   // 用于格式化浮点数
using namespace std;

int main() {
   int i1 = 2, i2 = 4;
   double d1 = 2.5, d2 = 5.0;

   // 以固定格式显示浮点数，保留1位小数
   cout<<fixed<<setprecision(1);

   cout << i1 << " + " << i2 << " = " << i1+i2 << endl;  // 6
   cout << d1 << " + " << d2 << " = " << d1+d2 << endl;  // 7.5
   cout << i1 << " + " << d2 << " = " << i1+d2 << endl;  // 7.0  <==

   cout << i1 << " - " << i2 << " = " << i1-i2 << endl;  // -2
   cout << d1 << " - " << d2 << " = " << d1-d2 << endl;  // -2.5
   cout << i1 << " - " << d2 << " = " << i1-d2 << endl;  // -3.0 <==

   cout << i1 << " * " << i2 << " = " << i1*i2 << endl;  // 8
   cout << d1 << " * " << d2 << " = " << d1*d2 << endl;  // 12.5
   cout << i1 << " * " << d2 << " = " << i1*d2 << endl;  // 10.0 <==

   cout << i1 << " / " << i2 << " = " << i1/i2 << endl;  // 0    <==
   cout << d1 << " / " << d2 << " = " << d1/d2 << endl;  // 0.5
   cout << i1 << " / " << d2 << " = " << i1/d2 << endl;  // 0.4  <==
   return 0;
}

输出:

2 + 4 = 6
2.5 + 5.0 = 7.5
2 + 5.0 = 7.0
2 - 4 = -2
2.5 - 5.0 = -2.5
2 - 5.0 = -3.0
2 * 4 = 8
2.5 * 5.0 = 12.5
2 * 5.0 = 10.0
2 / 4 = 0
2.5 / 5.0 = 0.5

溢出 / 下溢

// int 的范围是 [-2147483648, 2147483647]
   int i1 = 2147483647;      // int 最大值
   cout << i1 + 1 << endl;   // -2147483648 (溢出)
   cout << i1 * i1 << endl;  // 1

   int i2 = -2147483648;     // int 最小值
   cout << i2 - 1 << endl;   // 2147483647 (下溢)
   cout << i2 * i2 << endl;  // 0

在算术运算中，如果结果超出其范围，值会回绕。C++ 运行时不会发出错误/警告信息，但会产生错误的结果。需要注意的是，检查溢出/下溢是程序员的责任。

复合赋值运算符

C++ 还提供了以下所谓的复合赋值运算符：

x = 5;
cout << x++ << endl;  // 保存 x (5); 自增 x (=6); 输出旧值 x (5).
x = 5;
cout << ++x << endl;  // 自增 x (=6); 输出 x (6).

隐式类型转换 vs. 显式类型转换

当你将一个基本（内置）类型的值赋给另一个基本类型的变量时，如果这两种类型兼容，C++ 会自动将该值转换为接收类型。例如：

• 如果你将一个 int 值赋给一个 double 变量，编译器会自动将 int 值转换为 double 类型（例如，从 1 转换为 1.0），然后将其赋给 double 变量。
• 如果你将一个 double 值赋给一个 int 变量，编译器会自动将 double 值转换为 int 类型（例如，从 1.2 转换为 1），然后将其赋给 int 变量。小数部分会被截断并丢失。某些编译器会发出“可能丢失精度”的警告/错误；而其他编译器则不会。

 int i;
 double d;

 i = 3;
 d = i;    // 将 int 值赋给 double
 cout << "d = " << d << endl;  // 3.0

 d = 5.5;
 i = d;    // 将 double 值赋给 int
 cout << "i = " << i << endl;  // 5 (截断，无警告!)

你可以通过所谓的一元类型转换运算符显式执行类型转换，形式为 (新类型) 操作数 或 新类型 (操作数)。类型转换运算符接受一个特定类型的操作数，并返回新类型的等效值。请注意，这是一个生成结果值的操作，类似于加法操作，尽管加法涉及两个操作数。例如：

cout << (double)5 << endl;  // int 5 → double 5.0
cout << (int)5.5 << endl;   // double 5.5 → int 5

double aDouble = 5.6;
int anInt = (int)aDouble; // 返回 5 并赋给 anInt。aDouble 不会改变！

// C++ 也支持函数式类型转换。
cout << double(5) << endl;     // 5.0
cout << int(5.5) << endl;      // 5
cout << int(aDouble) << endl;  // 5

关系和逻辑运算符

在决定采取何种操作之前，你经常需要比较两个值。C++ 提供了六种比较运算符（或关系运算符）：

真值表如下：

// 如果 x 在 0 到 100 之间（包括 0 和 100），返回 true
(x >= 0) && (x <= 100)
// 错误用法：0 <= x <= 100

// 如果 x 在 0 到 100 之外（包括 0 和 100），返回 true
(x < 0) || (x > 100)   // 或者
!((x >= 0) && (x <= 100))

// 如果 year 是闰年，返回 true
// 闰年的条件是：能被 4 整除但不能被 100 整除，或者能被 400 整除。
((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)

总结

这一部分相对简单，你应该将它们与前面的内容联系起来。不需要死记硬背，而是要在脑海中理解它们的逻辑。