C++ 运算符

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运算符是告诉编译器执行特定数学或逻辑操作的符号。C++ 拥有丰富的内置运算符，并提供以下类型的运算符：

  • 算术运算符
  • 关系运算符
  • 逻辑运算符
  • 位运算符
  • 赋值运算符
  • 其他运算符

本章将逐一介绍算术、关系、逻辑、位、赋值和其他运算符。

算术运算符

C++ 中的算术运算符 是基本的运算符，用于对操作数执行基本的数学或算术运算。这些运算符对于执行计算和在程序中操作数据至关重要。

C++ 语言支持以下算术运算符：

假设变量 A 持有 10，变量 B 持有 20，则：

运算符 描述 示例
+ 加两个操作数 A + B 将得到 30
- 从第一个操作数中减去第二个操作数 A - B 将得到 -10
* 将两个操作数相乘 A * B 将得到 200
/ 将分子除以分母 B / A 将得到 2
% 模运算符，整数除法后的余数 B % A 将得到 0
++ 递增运算符，将整数值增加 1 A++ 将得到 11
-- 递减运算符，将整数值减少 1 A-- 将得到 9

示例

以下是算术运算符的示例：

#include <iostream>
using namespace std;
 
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

关系运算符

关系运算符 用于比较两个值或表达式。这些运算符返回布尔值 - 如果比较正确则为 **true**，否则为 **false**。

它们对于根据条件做出决策和控制程序流程至关重要。

C++ 语言支持以下关系运算符

假设变量 A 持有 10，变量 B 持有 20，则：

运算符 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) 为假。
!= 检查两个操作数的值是否不相等，如果不相等则条件为真。 (A != B) 为真。
> 检查左侧操作数的值是否大于右侧操作数的值，如果是则条件为真。 (A > B) 为假。
< 检查左侧操作数的值是否小于右侧操作数的值，如果是则条件为真。 (A < B) 为真。
>= 检查左侧操作数的值是否大于或等于右侧操作数的值，如果是则条件为真。 (A >= B) 为假。
<= 检查左侧操作数的值是否小于或等于右侧操作数的值，如果是则条件为真。 (A <= B) 为真。

示例

以下是关系运算符的示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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

   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 ;
   }
   
   /* Let's change the values of a and b */
   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

逻辑运算符

逻辑运算符 用于对布尔值（**true** 或 **false**）执行逻辑运算。这些运算符对于根据条件控制程序流程至关重要。C++ 中有三个主要的逻辑运算符，如下所示：

C++ 语言支持以下逻辑运算符。

假设变量 A 持有 1，变量 B 持有 0，则：

运算符 描述 示例
&& 称为逻辑与运算符。如果两个操作数均非零，则条件为真。 (A && B) 为假。
|| 称为逻辑或运算符。如果两个操作数中任何一个非零，则条件为真。 (A || B) 为真。
! 称为逻辑非运算符。用于反转其操作数的逻辑状态。如果条件为真，则逻辑非运算符将使其为假。 !(A && B) 为真。

示例

以下是逻辑运算符的示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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

   if(a && b) {
      cout << "Line 1 - Condition is true"<< endl ;
   }
   
   if(a || b) {
      cout << "Line 2 - Condition is true"<< endl ;
   }
   
   /* Let's change the values of  a and b */
   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

位运算符

位运算符 用于对整数数据类型执行位级运算。这些运算对位进行直接操作，例如低级编程、图形和密码学。

位运算符在位上工作并执行逐位运算。&、| 和 ^ 的真值表如下所示：

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

假设 A = 60；B = 13；现在以二进制格式，它们将如下所示：

A = 0011 1100

B = 0000 1101

-----------------

A&B = 0000 1100

A|B = 0011 1101

A^B = 0011 0001

~A  = 1100 0011

C++ 语言支持的位运算符列在下表中。假设变量 A 持有 60，变量 B 持有 13，则：

运算符 描述 示例
& 二进制与运算符将位复制到结果中，如果它存在于两个操作数中。 (A & B) 将得到 12，即 0000 1100
| 二进制或运算符将位复制，如果它存在于任何一个操作数中。 (A | B) 将得到 61，即 0011 1101
^ 二进制异或运算符将位复制，如果它在一个操作数中设置，而不是在两个操作数中都设置。 (A ^ B) 将得到 49，即 0011 0001
~ 二进制非运算符是一元运算符，其作用是“翻转”位。 (~A ) 将得到 -61，由于带符号二进制数，在 2 的补码形式中为 1100 0011。
<< 二进制左移运算符。左侧操作数的值向左移动右侧操作数指定的位数。 A << 2 将得到 240，即 1111 0000
>> 二进制右移运算符。左侧操作数的值向右移动右侧操作数指定的位数。 A >> 2 将得到 15，即 0000 1111

示例

以下是位运算符的示例：

#include <iostream>
using namespace std;

main() {
   unsigned int a = 60;	  // 60 = 0011 1100  
   unsigned int b = 13;	  // 13 = 0000 1101
   int c = 0;           

   c = a & b;             // 12 = 0000 1100
   cout << "Line 1 - Value of c is : " << c << endl ;

   c = a | b;             // 61 = 0011 1101
   cout << "Line 2 - Value of c is: " << c << endl ;

   c = a ^ b;             // 49 = 0011 0001
   cout << "Line 3 - Value of c is: " << c << endl ;

   c = ~a;                // -61 = 1100 0011
   cout << "Line 4 - Value of c is: " << c << endl ;

   c = a << 2;            // 240 = 1111 0000
   cout << "Line 5 - Value of c is: " << c << endl ;

   c = a >> 2;            // 15 = 0000 1111
   cout << "Line 6 - Value of c is: " << c << endl ;

   return 0;
}

输出

Line 1 - Value of c is : 12
Line 2 - Value of c is: 61
Line 3 - Value of c is: 49
Line 4 - Value of c is: -61
Line 5 - Value of c is: 240
Line 6 - Value of c is: 15

赋值运算符

赋值运算符 用于为变量赋值。这些运算符允许您设置或更新存储在变量中的值。

C++ 语言支持以下赋值运算符：

运算符 描述 示例
= 简单赋值运算符，将右侧操作数的值赋给左侧操作数。 C = A + B 将 A + B 的值赋给 C
+= 加法赋值运算符，它将右侧操作数加到左侧操作数上，并将结果赋给左侧操作数。 C += A 等价于 C = C + A
-= 减法赋值运算符，它从左侧操作数中减去右侧操作数，并将结果赋给左侧操作数。 C -= A 等价于 C = C - A
*= 乘法赋值运算符，它将右侧操作数乘以左侧操作数，并将结果赋给左侧操作数。 C *= A 等价于 C = C * A
/= 除法赋值运算符，它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 等价于 C = C / A
%= 模赋值运算符，它使用两个操作数取模，并将结果赋给左侧操作数。 C %= A 等价于 C = C % A
<<= 左移赋值运算符。 C <<= 2 等价于 C = C << 2
>>= 右移赋值运算符。 C >>= 2 等价于 C = C >> 2
&= 按位与赋值运算符。 C &= 2 等价于 C = C & 2
^= 按位异或赋值运算符。 C ^= 2 等价于 C = C ^ 2
|= 按位或赋值运算符。 C |= 2 等价于 C = C | 2

示例

下面是一个赋值运算符的示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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

其他运算符

杂项运算符（通常缩写为“misc operators”）包括各种不适合归入算术运算符或逻辑运算符等其他类别的运算符。以下是几种常见的杂项运算符及其定义：

下表列出了 C++ 支持的其他一些运算符。

序号 运算符 & 描述
1

sizeof

sizeof 运算符 返回变量的大小。例如，sizeof(a)，其中 'a' 为整数，将返回 4。
2

Condition ? X : Y

条件运算符 (?)。如果 Condition 为真，则返回 X 的值，否则返回 Y 的值。
3

,

逗号运算符 用于执行一系列操作。整个逗号表达式的值是逗号分隔列表中最后一个表达式的值。
4

.（点）和 ->（箭头）

成员运算符 用于引用类、结构体和联合体的各个成员。
5

强制转换

强制转换运算符 将一种数据类型转换为另一种数据类型。例如，int(2.2000) 将返回 2。
6

&

指针运算符 & 返回变量的地址。例如 &a; 将给出变量的实际地址。
7

*

指针运算符 * 是指向变量的指针。例如 *var; 将指向变量 var。

条件（三元）运算符 (?:)

它是 C++ 中执行条件评估的一种简写方式。

int a = 10, b = 20;
int result = (a > b) ? a : b;  // result will be 20 because a is not greater than b
cout << "The greater value is: " << result << endl;

输出

The greater value is: 20

sizeof 运算符

sizeof 运算符返回变量或数据类型的大小（以字节为单位）。

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

输出

4
8

按位取反运算符 (~)

按位取反运算符反转其操作数的位。

unsigned int num = 5;  // Binary: 00000000 00000000 00000000 00000101
unsigned int result = ~num;  // Binary: 11111111 11111111 11111111 11111010
cout << "Bitwise complement of 5: " << result << endl;  // Outputs a large positive number due to unsigned

范围解析运算符 (::)

此运算符用于定义函数或变量的范围，尤其是在类和命名空间的上下文中。

class MyClass {
public:
    static int value;
};

int MyClass::value = 10;  // Define static member outside the class

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

输出

10

C++ 中的运算符优先级

运算符优先级 决定了表达式中项的组合方式。这会影响表达式的计算方式。某些运算符的优先级高于其他运算符；例如，乘法运算符的优先级高于加法运算符：

例如 x = 7 + 3 * 2; 在这里，x 被赋值为 13，而不是 20，因为运算符 * 的优先级高于 +，所以它首先与 3*2 相乘，然后加到 7 中。

这里，优先级最高的运算符出现在表格顶部，优先级最低的出现在底部。在表达式中，优先级较高的运算符将首先被计算。

类别 运算符 结合性
后缀 () [] -> . ++ -- 从左到右
一元 + - ! ~ ++ -- (type)* & 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
相等 == != 从左到右
按位与 & 从左到右
按位异或 ^ 从左到右
按位或 | 从左到右
逻辑与 && 从左到右
逻辑或 || 从左到右
条件 ?: 从右到左
赋值 = += -= *= /= %= >>= <<= &= ^= |= 从右到左
逗号 , 从左到右

示例

下面是一个演示运算符优先级的示例：

#include <iostream>
using namespace std;
 
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
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