运算符与表达式

在 C++ 中，运算符和表达式是进行计算和操作数据的核心工具。本节将介绍 C++ 中的各种运算符及其优先级，以及如何使用这些运算符构建表达式。

1. 运算符

C++ 支持多种类型的运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符等。每种运算符执行不同类型的操作。

1.1 算术运算符

用于执行基本的数学运算。

加法 (+)：a + b，计算 a 和 b 的和。
减法 (-)：a - b，计算 a 和 b 的差。
乘法 (*)：a * b，计算 a 和 b 的积。
除法 (/)：a / b，计算 a 和 b 的商。
取余 (%)：a % b，计算 a 除以 b 的余数。

int a = 10, b = 3;
int sum = a + b;    // 13
int diff = a - b;   // 7
int prod = a * b;   // 30
int quot = a / b;   // 3
int rem = a % b;    // 1

1.2 关系运算符

用于比较两个值的大小或相等性。

等于 (==)：a == b，如果 a 等于 b，结果为 true。
不等于 (!=)：a != b，如果 a 不等于 b，结果为 true。
大于 (>)：a > b，如果 a 大于 b，结果为 true。
小于 (<)：a < b，如果 a 小于 b，结果为 true。
大于等于 (>=)：a >= b，如果 a 大于或等于 b，结果为 true。
小于等于 (<=)：a <= b，如果 a 小于或等于 b，结果为 true。

bool equal = (a == b);  // false
bool notEqual = (a != b);  // true
bool greater = (a > b);  // true
bool less = (a < b);  // false

1.3 逻辑运算符

用于处理布尔值的逻辑操作。

与 (&&)：a && b，如果 a 和 b 都为 true，结果为 true。
或 (||)：a || b，如果 a 或 b 为 true，结果为 true。
非 (!)：!a，如果 a 为 false，结果为 true。

bool p = true, q = false;
bool andResult = p && q;  // false
bool orResult = p || q;   // true
bool notResult = !p;      // false

1.4 位运算符

用于操作整数类型的二进制位。

按位与 (&)：a & b，对 a 和 b 的每一位执行逻辑与操作。
按位或 (|)：a | b，对 a 和 b 的每一位执行逻辑或操作。
按位异或 (^)：a ^ b，对 a 和 b 的每一位执行逻辑异或操作。
按位取反 (~)：~a，对 a 的每一位执行取反操作。
左移 (<<)：a << b，将 a 的位向左移动 b 位。
右移 (>>)：a >> b，将 a 的位向右移动 b 位。

int x = 5, y = 3;
int andResult = x & y;  // 1
int orResult = x | y;   // 7
int xorResult = x ^ y;  // 6
int notResult = ~x;     // -6 (按位取反)
int leftShift = x << 1; // 10
int rightShift = x >> 1; // 2

1.5 赋值运算符

用于将右侧的值赋给左侧的变量。

简单赋值 (=)：a = b，将 b 的值赋给 a。
加赋值 (+=)：a += b，将 b 的值加到 a 上并赋值给 a。
减赋值 (-=)：a -= b，将 b 的值从 a 中减去并赋值给 a。
乘赋值 (*=)：a *= b，将 a 乘以 b 并赋值给 a。
除赋值 (/=)：a /= b，将 a 除以 b 并赋值给 a。
取余赋值 (%=)：a %= b，将 a 除以 b 的余数赋值给 a。

int z = 10;
z += 5;  // z = 15
z -= 3;  // z = 12
z *= 2;  // z = 24
z /= 4;  // z = 6
z %= 4;  // z = 2

1.6 其他运算符

条件运算符 (? :)：用于简化条件语句的表达。

int max = (a > b) ? a : b;  // 如果 a 大于 b，max 为 a，否则为 b

逗号运算符 (,): 在一条语句中执行多个表达式，并返回最后一个表达式的结果。

int result = (a = 5, a + 3);  // 先将 a 赋值为 5，然后计算 a + 3，结果为 8

指针运算符：用于指针的解引用和取地址操作。
- 取地址运算符 (&): &a，返回变量 a 的地址。
- 解引用运算符 (*): *p，返回指针 p 所指向的值。

int var = 10;
int* ptr = &var;  // 取地址
int value = *ptr; // 解引用，值为 10

2. 表达式

表达式是由操作数和运算符构成的语法单元，用于执行计算和操作。表达式的值可以赋给变量或用于函数调用。

2.1 运算符优先级与结合性

运算符优先级决定了在表达式中运算符的执行顺序。结合性决定了在运算符优先级相同的情况下，运算符的执行顺序。

int result = 3 + 4 * 2; // 结果为 11，因为乘法优先于加法

运算符的结合性：

从左到右（例如，加法、减法、乘法）
从右到左（例如，赋值运算符）

3. 总结

运算符和表达式是 C++ 中基本的计算工具。掌握不同类型的运算符及其优先级，能够帮助你构建更复杂的计算逻辑和实现程序功能。通过合理使用运算符和表达式，可以编写高效、简洁的代码。

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