【C++学习】基础知识：运算符

C++ 运算符

【C++学习】以w3cschool的教程为框架，记录总结C++Primer第五版的学习内容。

• C++定义了一元运算符和二元运算符，除此之外，还有三元运算符。函数调用也是一种特殊的运算符，它对运算对象的数量没有限制。

算术运算符

• 一元运算符的优先级最高，接下来是乘法和除法，优先级最低的是加法和减法；

• 运算符都满足左结合律，运算对象和求值结果都是右值；

• 取模运算符%的运算对象必须是整数，若m%n不等于0，则它的符号和m相同。

关系运算符

• 关系运算符作用于算术类型或指针类型；
• 比较对象的大小并返回布尔值，满足左结合律，运算对象和求值结果都是右值；
• 包括==、!=、>、<、>=、<=

逻辑运算符

• 逻辑运算符作用于任意能转换成布尔值的类型;
• 返回布尔值，运算对象和求值结果都是右值；
• 包括&&、||、!；

位运算符

• 位运算符作用于整数类型的运算对象，并逐位执行操作；

• 假设如果 A = 60，且 B = 13，现在以二进制格式表示，它们如下所示：

  A = 0011 1100

  B = 0000 1101

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 61，即为 0011 1101
^	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。	(~A ) 将得到 -61，即为 1100 0011，2 的补码形式，带符号的二进制数。
<<	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

赋值运算符

• 赋值运算符的左侧对象必须是一个左值，赋值运算的结果是它的左侧对象，并且也是一个左值；

• 如果左右两个运算对象类型不同，则右侧对象将转换为左侧运算对象的类型；

• 赋值运算符满足右结合律；

• 赋值运算的优先级相对较低，所以通常需要给赋值部分加上括号；

• 包括=、+=、-=、*=、/=等。

递增和递减运算符

• 前置版本++a：先将运算对象加1，然后将改变后的对象作为求值结果；
• 后置版本a++：将运算对象加1，但求值结果是运算对象改变之前那个值的副本；
  • 后置递增运算符的优先级高于解引用运算符；
  • 尽量不要使用后置运算符。

成员访问运算符

• 点运算符：获取类对象的一个成员(*ptr).mem；
  • 由于解引用运算符的优先级低于点运算符，所以执行解引用运算的子表达式两端必须加上括号；
• 箭头运算符：与点运算符有关，ptr->mem等价于(*ptr).mem；

sizeof运算符

• sizeof运算符返回一条表达式或一个类型名字所占的字节数；
• 满足右结合律，所得的值是一个size_t类型的常量表达式；
• sizeof并不实际计算其运算对象的值；
• sizeof运算符结果部分地依赖于其作用的类型：
  • 对引用类型得到被引用对象所占空间的大小；
  • 对指针类型得到指针本身所占空间的大小，对解引用类型得到指向对象所占空间的大小；
  • 对数组得到整个数组所占空间的大小；
  • 对string和vector得到该类型固定部分的大小，不会计算对象中的元素占用了多少空间。

类型转换

• 算术类型之间的隐式转换被设计得尽可能避免精度损失：

  • 运算符的运算对象将会转换成最宽的类型；
  • 表达式中既有浮点类型也有整数类型时，整数类型将会转换成相应的浮点类型；

• 其他隐式转换类型：

  • 数组自动转换成指向数组首元素的指针（p143）：

    int ia[10];
    int *p = ia;
    

    当数组被用作decaltype的参数，或作为取地址符、sizeof等运算符的对象时，上述转换不会发生；

  • 常量整数值0或字面值nullptr能转换成任意指针类型；

  • 指向任意非常量的指针能转换为void，指向任意对象的指针能转换为const void；

• 显示转换

  • 命名的强制类型转换：

    cast-name<type>(expression);
    

  • static_cast：

    任何具有明确定义的类型转换，只要不包含底层const，都可以用static_cast：

    double slope = static_cast<double>(j) / i; //表示不在意潜在的精度损失
    

  • const_cast：

    只能改名运算对象的底层const；

    对于将常量对象转换成非常量的行为，称之为“去掉const性质”