C++ 操作符

操作符是一个指示编译器执行特定数学或逻辑操作的符号。C++ 语言内置了许多操作符，并提供了以下几种类型的操作符：

算术操作符
关系操作符
逻辑操作符
位操作符
赋值操作符
其他操作符

本章将逐一探讨算术、关系、逻辑、位、赋值以及其他操作符。

算术操作符

C++ 中的算术操作符是最基本的操作符，用于对操作数执行基本的数学或算术运算。这些操作符对于执行计算和在程序中操纵数据至关重要。

以下是 C++ 支持的算术操作符：

假设变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20，那么：

操作符	描述	示例
+	将两个操作数相加	A + B 给出 30
-	从第一个操作数减去第二个	A - B 给出 -10
*	将两个操作数相乘	A * B 给出 200
/	将分子除以分母	B / A 给出 2
%	取整数除法后的余数	B % A 给出 0
++	自增操作符，使整数值增加1	A++ 给出 11
--	自减操作符，使整数值减少1	A-- 给出 9

示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
   int a = 21;
   int b = 10;
   int c;

   c = a + b;
   cout << "Line 1 - Value of c is :" << c << endl;

   c = a - b;
   cout << "Line 2 - Value of c is  :" << c << endl;

   c = a * b;
   cout << "Line 3 - Value of c is :" << c << endl;

   c = a / b;
   cout << "Line 4 - Value of c is  :" << c << endl;

   c = a % b;
   cout << "Line 5 - Value of c is  :" << c << endl;

   c = a++;
   cout << "Line 6 - Value of c is :" << c << endl;

   c = a--;
   cout << "Line 7 - Value of c is  :" << c << endl;

   return 0;
}

输出

Line 1 - Value of c is :31
Line 2 - Value of c is  :11
Line 3 - Value of c is :210
Line 4 - Value of c is  :2
Line 5 - Value of c is  :1
Line 6 - Value of c is :21
Line 7 - Value of c is  :22

关系操作符

关系操作符用于比较两个值或表达式。这些操作符返回一个布尔值——如果比较正确则为 true，否则为 false。

它们对于基于条件作出决策和控制程序流程至关重要。

以下是 C++ 支持的关系操作符：

假设变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20，那么：

操作符	描述	示例
==	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等于右操作数的值，如果是则条件为真	(A <= B) 为真

示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
   int a = 21;
   int b = 10;

   if( a == b ) {
      cout << "Line 1 - a is equal to b" << endl;
   } else {
      cout << "Line 1 - a is not equal to b" << endl;
   }

   if( a < b ) {
      cout << "Line 2 - a is less than b" << endl;
   } else {
      cout << "Line 2 - a is not less than b" << endl;
   }

   if( a > b ) {
      cout << "Line 3 - a is greater than b" << endl;
   } else {
      cout << "Line 3 - a is not greater than b" << endl;
   }

   a = 5;
   b = 20;

   if( a <= b ) {
      cout << "Line 4 - a is either less than or equal to b" << endl;
   }

   if( b >= a ) {
      cout << "Line 5 - b is either greater than or equal to b" << endl;
   }

   return 0;
}

输出

Line 1 - a is not equal to b
Line 2 - a is not less than b
Line 3 - a is greater than b
Line 4 - a is either less than or equal to b
Line 5 - b is either greater than or equal to b

逻辑操作符

逻辑操作符用于对布尔值（true 或 false）进行逻辑运算。这些操作符对于基于条件控制程序流程至关重要。C++ 中有三种主要的逻辑操作符，如下表所示：

假设变量 A 的值为 1，变量 B 的值为 0，那么：

操作符	描述	示例
&&	称为逻辑与操作符。如果两个操作数均非零，则条件为真	(A && B) 为假

!	称为逻辑非操作符。反转其操作数的逻辑状态。如果条件为真，则逻辑非操作符将其变为假	!(A && B) 为真

示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
   int a = 5;
   int b = 20;

   if(a && b) {
      cout << "Line 1 - Condition is true" << endl;
   }

   if(a || b) {
      cout << "Line 2 - Condition is true" << endl;
   }

   a = 0;
   b = 10;

   if(a && b) {
      cout << "Line 3 - Condition is true" << endl;
   } else {
      cout << "Line 4 - Condition is not true" << endl;
   }

   if(!(a && b)) {
      cout << "Line 5 - Condition is true" << endl;
   }

   return 0;
}

输出

Line 1 - Condition is true
Line 2 - Condition is true
Line 4 - Condition is not true
Line 5 - Condition is true

位操作符

位操作符用于对整数数据类型进行位级操作。这些操作直接在位上进行，如低位编程、图形处理和密码学中的应用。

位操作符在位级别上工作并对位进行逐位操作。以下是 &、|、^ 的真值表：

p	q	p & q	p	q	p ^ q
0	0	0	0	0	0
0	1	0	1	1	1
1	1	1	1	1	0
1	0	0	1	1	1

假设 A = 60；B = 13；现在在二进制格式下它们将是：

A = 0011 1100

B = 0000 1101

A&B = 0000 1100

A|B = 0011 1101

A^B = 0011 0001

~A = 1100 0011

以下是 C++ 支持的位操作符：

假设变量 A 的值为 60，变量 B 的值为 13，那么：

操作符	描述	示例
&	二进制与操作符将一个位复制到结果中，如果它存在于两个操作数中	(A & B) 给出 12，即 0000 1100
		二进制或操作符将一个位复制到结果中，如果它存在于任一操作数中
^	二进制异或操作符将一个位复制到结果中，如果它仅在一个操作数中设置	(A ^ B) 给出 49，即 0011 0001
~	二进制取反操作符是单目操作符，具有“翻转”位的效果	(~A) 给出 -61，即 1100 0011 在二进制补码形式下由于是一个有符号的二进制数
<<	二进制左移操作符。左操作数的值向左移动由右操作数指定的位数	A << 2 给出 240，即 1111 0000
>>	二进制右移操作符。左操作数的值向右移动由右操作数指定的位数	A >> 2 给出 15，即 0000 1111

一、赋值操作符

赋值操作符用于给变量分配值。这些操作符允许您设置或更新存储在变量中的值。

以下是 C++ 支持的赋值操作符：

操作符	描述	示例
=	简单赋值操作符，将右侧操作数的值赋给左侧操作数	C = A + B 将把 A + B 的值赋给 C
+=	加和赋值操作符，将右侧操作数加到左侧操作数并将结果赋给左侧操作数	C += A 等同于 C = C + A
-=	减和赋值操作符，将右侧操作数从左侧操作数中减去并将结果赋给左侧操作数	C -= A 等同于 C = C - A
*=	乘和赋值操作符，将右侧操作数与左侧操作数相乘并将结果赋给左侧操作数	C = A 等同于 C = C A
/=	除和赋值操作符，将左侧操作数除以右侧操作数并将结果赋给左侧操作数	C /= A 等同于 C = C / A
%=	取模和赋值操作符，使用两个操作数取模并将结果赋给左侧操作数	C %= A 等同于 C = C % A
<<=	左移和赋值操作符	C <<= 2 等同于 C = C << 2
>>=	右移和赋值操作符	C >>= 2 等同于 C = C >> 2
&=	位与赋值操作符	C &= 2 等同于 C = C & 2
^=	位异或和赋值操作符	C ^= 2 等同于 C = C ^ 2
	=	位或赋值操作符

示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
   int a = 21;
   int c;

   c =  a;
   cout << "Line 1 - =  Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c +=  a;
   cout << "Line 2 - += Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c -=  a;
   cout << "Line 3 - -= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c *=  a;
   cout << "Line 4 - *= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c /=  a;
   cout << "Line 5 - /= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c  = 200;
   c %=  a;
   cout << "Line 6 - %= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c <<=  2;
   cout << "Line 7 - <<= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c >>=  2;
   cout << "Line 8 - >>= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c &=  2;
   cout << "Line 9 - &= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c ^=  2;
   cout << "Line 10 - ^= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   c |=  2;
   cout << "Line 11 - |= Operator, Value of c = : " << c << endl;

   return 0;
}

输出

Line 1 - =  Operator, Value of c = : 21
Line 2 - += Operator, Value of c = : 42
Line 3 - -= Operator, Value of c = : 21
Line 4 - *= Operator, Value of c = : 441
Line 5 - /= Operator, Value of c = : 21
Line 6 - %= Operator, Value of c = : 11
Line 7 - <<= Operator, Value of c = : 44
Line 8 - >>= Operator, Value of c = : 11
Line 9 - &= Operator, Value of c = : 2
Line 10 - ^= Operator, Value of c = : 0
Line 11 - |= Operator, Value of c = : 2

其他操作符

其他操作符通常称为“杂项操作符”，包括各种不符合算术或逻辑操作符类别的操作符。以下是一些常见的杂项操作符及其定义：

序号	操作符 & 描述
1	`sizeof`
2	`条件 ? X : Y`
3	`,`
4	`.` (点) 和 `->` (箭头)
5	`类型转换`
6	`&`
7	`*`

条件（三元）操作符 (?:)

这是一个简短的方式来执行 C++ 中的条件评估。

int a = 10, b = 20;
int result = (a > b) ? a : b;  // 结果将是 20 因为 a 不大于 b
cout << "The greater value is: " << result << endl;

输出

The greater value is: 20

`sizeof` 操作符

sizeof 操作符返回变量或数据类型的字节大小。

int x = 5;
cout << "Size of int: " << sizeof(x) << " bytes" << endl;
cout << "Size of double: " << sizeof(double) << " bytes" << endl;

输出

4
8

位取反操作符 (~)

位取反操作符对操作数的位进行反转。

unsigned int num = 5;  // 二进制表示：00000000 00000000 00000000 00000101
unsigned int result = ~num;  // 二进制表示：11111111 11111111 11111111 11111010
cout << "Bitwise complement of 5: " << result << endl;  // 输出一个大的正数，因为是无符号的

域解析操作符 (::)

此操作符用于定义函数或变量的作用域，特别是在类和命名空间上下文中。

class MyClass {
public:
    static int value;
};

int MyClass::value = 10;  // 在类外定义静态成员

cout << "Static value: " << MyClass::value << endl;

输出

C++ 中的操作符优先级

操作符优先级决定了表达式中项的分组方式。这影响了表达式的评估方式。某些操作符的优先级高于其他操作符；例如，乘法操作符的优先级高于加法操作符。

在表达式中，优先级较高的操作符将首先被评估。

类别	操作符	结合性
后置	`() [] -> . ++ --`	从左到右
单目	`+ - ! ~ ++ -- (类型)* & sizeof`	从右到左
乘法	`* / %`	从左到右
加法	`+ -`	从左到右
移位	`<< >>`	从左到右
关系	`< <= > >=`	从左到右
等于	`== !=`	从左到右
位与	`&`	从左到右
位异或	`^`	从左到右
位或	`	`
逻辑与	`&&`	从左到右
逻辑或	`
条件	`?:`	从右到左
赋值	`= += -= *= /= %>= <<= &= ^=	=`
逗号	`,`	从左到右

示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
   int a = 20;
   int b = 10;
   int c = 15;
   int d = 5;
   int e;

   e = (a + b) * c / d;      // ( 30 * 15 ) / 5
   cout << "Value of (a + b) * c / d is :" << e << endl;

   e = ((a + b) * c) / d;    // (30 * 15 ) / 5
   cout << "Value of ((a + b) * c) / d is  :" << e << endl;

   e = (a + b) * (c / d);   // (30) * (15/5)
   cout << "Value of (a + b) * (c / d) is  :" << e << endl;

   e = a + (b * c) / d;     //  20 + (150/5)
   cout << "Value of a + (b * c) / d is  :" << e << endl;

   return 0;
}

输出

Value of (a + b) * c / d is :90
Value of ((a + b) * c) / d is  :90
Value of (a + b) * (c / d) is  :90
Value of a + (b * c) / d is  :50