C++运算符与表达式.ppt

运算符与表达式,运算符(operator)也称为操作符，对程序中的数据进行运算。参与运算的数据称为操作数(operand)。 变量、字面常量等通过运算符组合成表达式，一个表达式也能作为操作数来构成更复杂的表达式。 表达式(expression)是构成程序语句的基本要素。,对于运算符，应注意以下几方面。 (1) 运算符的功能和语义。 (2) 运算符的操作数。每个运算符对其操作数的个数、类型和值都有一定限制。 (3) 运算符的优先级(precedence)。每个运算符都有确定的优先级。 (4) 运算符的结合性(associativity)。,C+语言中包含了丰富的运算符，主要有算数运算符、关系运算符、逻辑运算符、赋值运算符和位运算符。下面逐一介绍这些常用的运算符。,1.1 算数运算符,算数运算符主要用于算数运算。,注意： 对于除，若两个操作数都是整数，结果为整数（商部分）。 1/2=0 5/2=2 %通常称为取模运算，两个操作数必须都是整型数，结果为余数，余数的符号与左边数的符号等同。 3%2=1 -3%2=-1 3%-2=1 -3%-2=-1 8%4=0,在算术运算中需要注意溢出问题。,两个整数做加法、减法或乘法运算时，即便结果溢出也不是错误。 例如：short s1 = 32765; s1 = s1 + 3; /结果是否超过short的最大值？ couts1endl; /输出-32768，而不是32768。 实际上，观察二进制数据，这两个值是一样的。,+和有前置方式和后置方式。前置方式使操作数增1（或减1），新值参与表达式的运算；后置方式是在操作数参与表达式运算后其值增1（或减1）。,例如： +i，-i/在使用i之前，先使i的值加1，减1 i+，i-/在使用i之后，使i的值加1，减1,一元负号运算符对运算对象值取值取负后，返回其（提升后的）副本：,Int i=1024； Int k=-i；/k是-1024 bool b=true; bool b2=-b;,b2=？,对大多数运算符来说，布尔类型的运算对象将被提升为int型。如上所示，布尔变量b的值为真，参与运算时将被提升成整数值1，对它求负的结果是-1，将-1再转回布尔值并将其作为b2的初始值，显然这个初始值不等于0，转换成布尔值后应该为1,。所以，b2的值是真！(false可以代表0，但true有很多种，并非只有1),1.2 关系运算符,关系运算符主要用于关系比较运算。,关系运算的结果是一个表示“真”或“假”的逻辑值，即一个bool值。当关系成立时，其运算结果为真；当关系不成立时，结果为假。但C/C+语言中没有逻辑型，关系运算的结果要用一个int值表示，0即为假，1即为真。,关系运算符的优先级为(括弧中运算符的优先级相同)：(、=、 b = c; /等价于d = (a b) = c); d的值为0 d = a = b b b) = c); d的值为1 可以使用()来改变运算符的计算次序。,由于浮点数在计算机内进行运算和存储时会产生误差，因此在比较两个浮点数时，建议不要直接比较两数是否相等。例如，执行下面语句： double d1 = 3.3333, d2 = 4.4444; if(d1 + d2 = 7.7777) cout“相等“endl; else cout“不等“endl; coutd1 + d2endl; ,例如： a=2 b=3 c=4 a2 0 ， ab+c 0 ， a=2 1，a=a 0，aa 0，b=a=2 1,条件语句中用“=”来判断浮点数是否相等，结果是不等，但d1+d2输出结果却是7.7777。两个实型数即便输出结果完全一样，其内部值也可能不一样。判断两个实数是否相等的正确方法是：判断两个实数之差的绝对值是否小于一个给定的允许误差数，如判断d1是否等于d2时，应改为： fabs(d1 +d2-7.7777) = 1e-6 其中，fabs()是计算绝对值的一个库函数，使用时要包含头文件math.h。,1.3 逻辑运算符,对逻辑值进行运算的运算符就是逻辑运算符。C+语言提供了3个逻辑运算符，用于表示操作数之间的逻辑关系，它们是!(逻辑非)、&(逻辑与)、|(逻辑或)。逻辑运算的结果仍然是逻辑值。,逻辑非(!)是单目运算符，它对操作数进行取反运算。当操作数为非0(逻辑真)时，！运算后结果为0(逻辑假)。反之，若操作数为0(逻辑假)，!运算后结果为1(逻辑真),逻辑运算符的运算优先级为：! 高于 & 高于|。注意，！的优先级具有较高优先级，甚至高于算术运算符。而&和|的优先级则比算术运算符和关系运算符低。,因C+将逻辑值保存为整数值，这样使得逻辑值可参与所有的运算，而且逻辑运算符可作用于所有类型的值，而没有语法错误提示。这是C/C+语法不严密之处。读者应注意避免。,1.4 赋值运算符,赋值运算就是将一个表达式的值赋给一个变量。 C+语言提供了两类赋值运算符：基本赋值运算符和复合赋值运算符。 基本赋值运算符为“=”，复合赋值运算符有多种形式：+=、-=、*=、/=、%=、=、&=、=、|=。,(1) 赋值运算符都是双目运算符，从右向左进行。例如，sum1=sum2=0相当于sum1=(sum2=0)，先执行sum2=0，后执行sum1=sum2。 (2) 要求赋值运算符左操作数必须是左值，左值能存储值。 例如： x = 3 + 5 /正确，x是左值 x - 3 = 5 /语法错误，x-3不是左值 (3) 复合赋值运算符是将算术运算或位运算与赋值相结合，同一个变量即参加运算，也是被赋值的变量，出现在赋值运算符的两边。复合赋值运算符是一个整体，中间不能用空格隔开。例如： a *= 6 /相当于a = a*6 a %= 6 /相当于a = a%6 a += 3 + 6 /相当于a = a+(3+6) 初学者容易犯的一个错误就是混淆“=”运算符和“=”运算符。分析下面代码： int a = 5, b = 3; int d = a = b; /d的值为0,答案是有的，对于a=a+1，表达式a被计算了两次，对于复合运算符a+=1，表达式a仅计算了一次。一般的来说，这种区别对于程序的运行没有多大影响，但是当表达式作为函数的返回值时，函数就被调用了两次，而且如果使用普通的赋值运算符，也会加大程序的开销，使效率降低。,a=a+3;与a+=3;有没有区别？,1.5 位运算符,位运算是指对字节内部的二进制位进行移位或逻辑运算。 位运算是通过位运算符来完成的。 位运算的操作数必须是char、short、或int值，而且结果也是char、short或int值。 除了按位求反是单目运算符，其余位运算都是双目运算符。 C+提供了两类位运算：移位运算和按位逻辑运算。,1.5.1. 移位运算符 移位运算符的格式为： operand n 将操作数operand向右移动n个二进制位，保持符号不变。 其中，n为整数。注意移位运算并不改变operand本身的值。例如： 比如 22; 值变成8；,对于移位运算，注意以下几点： (1)不要尝试对float或double数据进行移位运算，编译会出错。 (2)移动位数n应不大于左操作数的位数，如int移位应不大于32。如果n大于左操作数位数，实际移动位数要自动按字长取模：n%(sizeof(int)。例如，i与cin可能混淆，可用括号消除这些错误，例如cout(k3),1.5.2 位逻辑运算符,按位逻辑运算有4个：求反、与&、或|、异或。,(1)按位求反“”运算符是一个单目运算符，对操作数逐位取反，得到反码。若二进制位为0，则取反后为1；若二进制位为1，则取反后为0。 例如：short int m = 0xc3 /结果为0xff3c 运算符具有比较高的优先级，高于一般的算术运算符。而其它按位逻辑运算符的优先级则比较低。,(2)按位逻辑与“&”对两个操作数逐位进行运算。若对应位都为1，则该位结果为1，否则为0。例如：0xc3 0000 0000 1100 0011 0x6e 0000 0000 0110 1110 0x42 0000 0000 0100 0010 short int a=0xc3 & 0x6e /结果为0x42,(3)按位逻辑或“|”对两个操作数逐位进行运算。若对应位都为0，则该位结果为0，否则为1。例如： short int b = 0x12 | 0x3d /结果为0x3f,(4)按位逻辑异或“”也是对两个操作数逐位进行运算。异或运算的规则是，若对应位不同，则该位结果为1，否则为0。例如： short int c = 0x5a 0x26 /结果为0x7c 按位逻辑异或有一个特点，如果a b = c，那么c b = a。b将a转换为c，也能将c再复原为a。显然，两个相等的值异或运算，结果为0。不相等的两个值异或运算结果不为0。,1.6 new和delete,new和delete是c+新增的运算符，实现存储的动态分配和释放功能。new可以用于动态申请内存空间，为各种数据类型分配内存。用户可以使用new申请一段内存空间，如数组、结构体或整型变量等。new运算符返回系统分配的内存空间的首地址，需要相应类型的指针保存该地址。,下面3种方式都可以正常申请内存空间。 /定义一个整型指针 Int *p； /定义一个未初始化的int型变量 p=new int； /定义一个指针变量，并初始化该内存区域内容为12 Int *p1=new int（12）； /定义一个指针变量，指向10个整型变量区域。该区域与数组类似，可以像访问数组一样访问该区域 Int *p2=new int10；,在使用完毕new申请的内存空间后，用户需要释放该内存空间。如果用户只申请内存空间，并不释放，会占用大量的内存空间，使系统运行速度变慢，甚至会造成系统崩溃。因此，在使用完申请的内存空间后，用户需要使用delete释放申请的内存空间。下面代码删除以上申请的内存空间。,delete p； delete p1； delete p2；,使用new和delete需要注意一下几点： 用new申请的内存空间，必须用delete释放 对于已分配内存空间的指针，只能用delete释放一次；否则，系统会出现错误。 delete释放的内存空间，必须是new分配内存空间的首地址 要访问new所开辟的结构体空间,无法直接通过变量名进行,只能通过赋值的指针进行访问.,1.7 运算符的优先级,优先级指定了表达式求值的运算顺序，运算顺序一般符合数学中的数学运算规则。为保持这种运算顺序，需要为运算符设置优先级，优先级高的运算符先运算，优先级低的运算符后运算，优先级相同的运算符由运算符的结合性决定运算顺序。如果有必要，可以使用括号等运算符改变表达式的运算顺序。,下面列出了从高到底运算符的优先级。同一行中的运算符具有相同的优先级，此时这些运算符的结合方向决定了求值顺序,表达式,表达式(expression)是由运算符、括号和操作数(operand)构成的序列，在运行时能计算出一个值的结果。,按运算符的不同，可将表达式分为算术表达式、赋值表达式、关系表达式、逻辑表达式、逗号表达式等等。按表达式能否放在赋值号的左边还是右边，可将表达式分为左值表达式和右值表达式,表达式按照其中运算符的优先级和结合性来求值。每个表达式都有确定的运算结果(表达式的值)和所属类型(即结果值的类型)，其类型取决于表达式中的运算符和操作数的类型。,类型转换,每个运算符的操作数的个数及类型都有特定限制。在一个表达式中，运算符的某个操作数如果不符合类型要求，就要对操作数进行类型转换。C+中的类型转换有3种：自动类型转换、赋值转换和强制类型转换。,3.1自动类型转换,自动类型转换(也称隐式类型转换)指系统自动地将表达式中的操作数转换成所需类型的值，转换顺序为由范围较小的类型向范围较大的类型转换。,char, bool short int float double unsigned char unsigned short unsigned int float double,例如定义两个变量a和f： int a = 100; float f = 32.2f; 则计算以下表达式：a / f,处理过程为：先将a的值转换成float型，然后再进行浮点数的除法运算，结果为一个float值3.10559。在这个过程中a变量的值不改变。,规则1 两个不同类型的操作数进行运算时，先将较小范围的数值转换为另一个较大范围的数值，然后再进行计算。各种基本数据类型的数值范围从小到大排列次序如下：,按规则1可知，两个有符号的值之间进行算术运算，其结果是有符号的。一个无符号的值与一个浮点数(如float)进行算术运算，其结果是浮点数(如float)。但两个无符号的值之间进行算术运算(两个值中没有unsigned int)，其结果是有符号的int。,例如： unsigned char c1 = 2; unsigned short s1 = 3; cout(c1 * s1)endl; /乘法，输出6 couttypeid(c1 * s1).name()endl; /输出int,规则2 对于bool、char、short、int类型，任意两个值之间进行算术运算、位运算，其结果都是一个int值。任意两个值之间进行逻辑运算，其结果都是一个bool值。注意规则2是规则1的一个例外。,char c1 = -2; short s1 = 3; cout(c1 * s1)endl; /乘法，输出-6 couttypeid(c1 * s1).name()endl; /输出int cout(c1 /输出bool,规则3。对于bool、char、short、int类型，任一个类型值(无论是否带符号)与unsigned int之间进行算术运算，其结果都是unsigned int类型。注意规则3又是规则2的一个例外。,例如： char c1 = -2; unsigned short s1 = 2; unsigned int j = 3; cout(c1 * j)endl; /乘法，输出4294967290，而不是-6 couttypeid(c1 * j).name()endl; /输出unsigned int cout(s1 * j)endl; /乘法，输出6 couttypeid(s1 * j).name()endl; /输出unsigned int,由上面例子可知，unsigned int被系统认为是整型数值中的最大范围的类型，因此其它类型与之计算时，都要转换到unsigned int。此时如果另一个整数恰好是负值，而结果是不带符号的正值，就不能得到预期结果，但二进制结果是正确的，例如4294967290与-6是一样的。,在处理表达式的过程中，并不是将变量直接转换成最大范围的类型，而是在表达式处理过程中，按照需要逐步进行转换,例如： int i=1; char ch=2; float f= 3.0f; double df = 4.0; cout(ch*i+f*2.0-df)endl;,表达式ch*i+f*2.0-df的计算过程为： (1) 将ch转换为int型，计算ch*i，即2*1，结果为2，类型为int。 (2) 将f转换为double型，计算f*2.0，即3.0*2.0，结果为6.0，类型为double。 (3) 将ch*i的结果2转换为double型，计算2.0+6.0，结果为8.0，类型为double。 (4) 计算8.0-df，即4.0，整个表达式的结果为4.0，类型为double。 自动类型转换的基本规则是“宽化”或者“提升”，即将较小范围的数值类型转换到较大范围的数据类型。大多数自动类型转换是安全的。,3.2 赋值转换,对于基本数据类型，任意两种类型之间都可以进行赋值转换，但应注意下面情形： Doublefloat时，其指数和小数部分将缩小到float可表示的范围。如果原先double值超过了float表示的范围，将出错。 浮点数整数时，将去掉小数部分。如果原先浮点值大于整数表示的范围，将出错。 较大范围的整数(例如int)-较小范围的整数(如short)，将截断高位字节，仅保留低位字节的值。如果原先数值大于小范围类型可表示的范围，将将出错。 较小范围的整数(如char或float)较大范围的整数(如int或double)，将保持原值不改变。,赋值类型转换出现在初始化表达式或者赋值表达式中。当初始化或赋值运算符的左值表达式的类型与右值表达式类型不同，且类型兼容时，将进行类型转换到左值类型。即先计算出右值表达式的值，然后将其转换为左值类型后再赋给左值。,一般情况下，编译器对于可能导致数据丢失的情形会给出警告，但不完全。不经意之间就可能