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面向对象程序设计与实践 第3课 运算符和表达式 主讲人：杨峰 Page 2 本课主要内容 n运算符 n运算符的优先级 n表达式 n表达式的求值顺序 Page 3 1表达式的概念 n1.1 表达式的概念 什么是表达式(expression)？ l表达式是程序的最基本构造块 表达式由运算符和操作数组成，通过运算符对 操作数的运算得到一个值 最简单的表达式是字面量和变量名 length = 20; l字面量20是一个表达式，它的值就是20 llength也是表达式 l赋值运算符=和2个操作数length，20组成一个赋值表达式，该表达式的值是20 l赋值表达式加一个;号，就是一条赋值语句 Page 4 1表达式的概念 n1.1 表达式的概念 l简单表达式通过运算符组合构成更复杂的表达式 int perimeter = ( length + width ) * 2; 算术表达式 算术表达式 赋值表达式 赋值表达式末尾加分号，构成一个赋值语句。 Page 5 1表达式的概念 n1.2 左值的概念 l一个对象在内存中占据一片连续的区域，左值 就是指向某个对象的表达式。 左值的概念比变量更广泛 变量是有名的对象 而左值则可以表示有名和无名的对象 int *rs = new int(20); cout (expr); C用第1种。C+建议用第3种，如： volumn = static_cast(side * side * side); Page 22 4运算符的优先级与结合性 n4.1运算符优先级 l运算符的优先级基本可以归结为： 单目高于双目 双目高于三目 三目高于赋值 从低到高：赋值三目双目单目 Page 23 4运算符的优先级与结合性 l已经学过的运算符中 sizeof运算符优先级高； 自增、自减运算符优先级较高； 四则运算符与数学规定相同，先乘除(求余)，后加减 然后是赋值运算符和复合赋值运算符。 从低到高：赋值运算符和复合赋值运算符四则运 算符自增、自减运算符sizeof运算符 l括号可以改变运算优先级 Page 24 4运算符的优先级与结合性 n4.2运算符的结合性 l大部分的运算符都是从左往右计算的，这种方向称为结 合性（这是一个小小的定义(o)哦） 算术运算符具有左结合性，比如 int result = m*n*u*v*w; 从左向右计算 赋值运算符是右结合的。（(o)这是个特例）比如 Thirdvalue = SecondValue = FirstValue = expr; 就是先执行 FirstValue = expr ， 然后执行SecondValue = FirstValue， 再执行 Thirdvalue = SecondValue 大部分单目运算符是右结合的，因为通常是单目 运算符在前面， 变量跟后面。比如 -value, +value；后置的+和-是左结 合，因为写出来是这个样子 value+。即单目运算符总是和紧 挨着它的那个变量结合到一块 通常不用关心结合性的问题，运算符的结合性是完全符合习惯的 Page 25 4运算符的优先级与结合性 n4.2运算符的结合性 a+b 是表示(a+)+b还是a+(+b)？ 因为编译器总是从左向右读入token，所以解释为前者。 a-b则表示a-(-b) Page 26 5表达式的求值顺序 n5.1 基本原则 l相同优先级的运算符2侧的表达式求值顺序是没 有定义的。不能假设表达式是从左到右求值 lvalue = expr1 + expr2 + expr3; expr1、expr2、expr3这3个子表达式那个先求值是不确定的。 不同的编译器可能会有不同的处理。 所以不要编制依赖求值顺序的代码。 int i = 1; vi = i+;/不同编译器可能得到不同的结果。可能是v1=1 也可能是v2=1 什么样的代码是依赖求值顺序的？如果一个表达式里针对同一变量既有赋值又有算术 运算，这种表达式的值就是依赖求值顺序的。 int a = 1; int b = 2; int lvalue; lvalue = (a + b) + (a=5); Page 27 5表达式的求值顺序 n5.2运算符优先级 l一个复杂的表达式 按照 括号和优先级划分子表 达式 lvalue = expr1 * expr2 * expr3 + expr4 / expr5; 因为乘除运算的优先级高于加运算，所以赋值右侧的数学表达式解释为 expr1 * expr2 * expr3 是一个子表达式SUB1， expr4 / expr5是另一个子表达式SUB2； expr1 * expr2 * expr3 和 expr4 / expr5这2个子表达式的值求出以后才会 计算 SUB1+SUB2。 但是， SUB1 和 SUB2这2个子表达式谁先求值就是不确定的了。 如果加括号： lvalue = expr1 * expr2 * (expr3 + expr4) / expr5; 赋值右侧的数学表达式就解释为 expr1、 expr2、 expr3 + expr4、 expr5 4个子表达式。 Page 28 5表达式的求值顺序 n5.3副作用何时发生？ int lvalue = (i+)+(i+)+(i+); 假设 i=3 +运算符有副作用，这一个运算符做了2件事，作为表达式，它返回了一个值，然 后又把i的值加了1，加1的动作就是一个副作用。 现在的问题是，这个副作用是何时发生的？(C和C+的语言规范对此没有定义， 只要求在语句结束的时候要执行完成) 把上面的表达式写成 expr1 + expr2 + expr3。 显然这是一个算术表达式，由3个子表达式组成。因为3个子表达式都是i+, 所以 无论3个子表达式谁先求值，结果都是相同的。影响计算结果的因素实际上是副作用何 时执行。 如果一个编译器在子表达式求值完成后就执行副作用，那么结果应该是12。 现在VC和gcc结果是9，说明副作用是在语句完成的时候才执行的(3+3+3，然后i累 加3次值为6)。 (如果确实是在子表达式求值完成后就执行副作用，象(i+)*3+(i+)*4+(i+)*5这 样的代码才能体现出求值顺序不确定对计算结果产生的不确定性) 类似的，对于(+i)+(+i)+(+i)，表达式要求返回i增加以后的值，所以VC和 gcc是在先执行副作用以后，再对子表达式求值(先执行i累加3次值为6，然后执行 6+6+6)，所以结果是18 Page 29 5表达式的求值顺序 n5.4 示例分析 a=b+=c+-d+-e/-f; 首先把运算符拆开 a = b += c+ - d + -e / -f; 再分析优先级 a = (b += ( (c+) - d + (-e) / (-f) ) ); 最后的执行结果是 c不变，e减1，f求负；然后e除以f； 然后 c减d再加e/f；计算结果加到b上；最后把b赋给a。 都算完以后c加1(副作用) Page 30 5表达式的求值顺序 n5.5复杂表达式求值中的数据类型转换 l一个复杂的表达式 按照 括号和优先级划分为子表达 式 l每个子表达式求值的时候，如果运算符2侧类型不一 致，就会产生类型转换 单目运算符当然没有类型转换的问题。 双目运算符执行向上提升。 三目运算符则是对 : 两侧的2个操作数执行向上提升 赋值运算符则是根据目标类型进行提升或截断。 Page 31 5表达式的求值顺序 n5.5复杂表达式求值中的数据类型转换 double a; long b = 400; int c = 20; double d = 2.0; long e = 200; int f = 50; a = b += c+ - d + -e / -f; e/f 执行一个提升，结果为long; c-d执行一个提升，结果为d