【C++Primer笔记】第四章表达式

桃扇骨 2022-10-27 05:21 232阅读 0赞

> 如果表达式的行为不可知，无论编译器生成什么样的代码，程序都是错误的。

### 文章目录 ###

*   *  基本规则
     *  算术运算符
     *  关系和逻辑运算符
     *  赋值运算符
     *  递增和递减运算符
     *  成员访问运算符
     *  条件运算符
     *  位运算符
     *  sizeof运算符
     *  逗号运算符
     *  类型转换
     *  附：运算符优先级表

## 基本规则 ##

1.  使用重载运算符时，运算对象和返回值的类型可以定义，但运算对象的个数、运算符的优先级和结合律都是无法改变的。
2.  一个对象被用作左值时，用的是其身份（在内存中的位置）；而一个对象被用作右值时，用的是其值。右值所在的位置可以用左值替代，反之则不行。
3.  如果表达式是左值，`decltype`作用于该表达式得到一个**引用类型**。如`decltype(*p)`得到`int&`（p是`int*`型），而`decltype(&p)`得到`int**`型，因为解引用得到左值，取地址得到右值。
4.  **括号无视优先级和结合律。**
5.  对于没有指定求值顺序的运算符来说（除`&&`、`||`、`?:`、`,`外都是），如果表达式指向且修改了同一个对象，将会引发未定义行为。**因此，如果改变了某个对象的值，在该表达式的其他地方不要再使用这个运算对象**（形如`*++p`除外）。
    
        int i = 0;
        cout << i << ++i << endl; //未定义的行为！

## 算术运算符 ##

1.  包括：一元正/负号、乘除求余、加减。均满足左结合律。算数运算符的运算对象和求值结果都是右值。
2.  参与求余运算的两个运算对象必须都是整数。
    
        -21 % -8; /* 结果是-5 */
        -21 / -8; /* 结果是2 */

## 关系和逻辑运算符 ##

1.  关系运算符（小/大于（等于）、（不）相等）作用于算术类型或指针类型，逻辑运算符（逻辑非（优先级最高）、逻辑与/或（最低））作用于任意能转换为布尔值的类型。
2.  逻辑与和逻辑非均采用**短路求值**的策略。很多时候，它们的左侧运算对象是为了确保右侧运算对象求值过程中的安全性。如：
    
        //text是一个存储着若干string对象的vector对象
        for (const anto &s : text) { 
            cout << s;
            //遇到空字符串或以句号为结束的字符串就换行
            if (s.empty() || s[s.size()-1] == '.')
                cout << endl;
            else 
                cout << " "; //否则用空格隔开
        }
3.  在上述程序中，因为`string`对象可能非常大，所以**将s声明为引用类型可以避免元素的拷贝**。因为不需要对`string`对象进行写操作，所以s被声明为对常量的引用。
4.  进行比较运算时，除非比较的对象是布尔类型，否则不要用布尔字面值`true`（转换为`int`为1）或`false`作为运算对象。

## 赋值运算符 ##

1.  `=`满足右结合律。当其左右两个运算对象类型不同时，右侧的类型转化为左侧的。
    
        int val, *pval;
        //错误！尽管0能赋给任何类型，但指针类型不能转化为整型！
        val = pval = 0; 
        string s1, s2;
        s1 = s2 = "OK"; //正确
2.  **因为赋值运算符的优先级比较低，所以我们经常需要为其加上括号：**
    
        int i;
        //更为推荐的写法：条件部分更清晰
        while ((i = getValue()) != 42) {
        ...
        }
3.  复合赋值运算符还包括位运算符的复合。

## 递增和递减运算符 ##

1.  这两个运算符还可用于迭代器。因为很多迭代器并不支持算术运算，所以此时递增和递减运算符除了书写简洁外还是必须的。
2.  `++`和`--`必须作用于左值对象。**除非必须，否则不用递增递减运算符的后置版本**（需要将原始值存储下来以便于返回这个未修改的内容，是一种浪费）。
3.  在一条语句中混用解引用和递增运算符：
    
        auto pbeg = v.begin(); //v是一个vector对象
        while (pbeg != v.end && *pbeg >= 0)
        	// 输出pebg解引用的值，并将指针后移一个元素
        	cout << *pbeg++ << endl;
    
    > 简洁可以成为一种美德。

## 成员访问运算符 ##

1.  因为解引用运算符的优先级低于点运算符，所以**执行解引用的运算的子表达式必须加上括号**：如`(*p).size()`。
2.  箭头运算符作用于一个指针类型的运算对象，结果是一个左值。而点运算符的结果则依赖于成员所属的对象。

## 条件运算符 ##

1.  条件运算符满足右结合律。小于等于三层的情况下可以考虑嵌套：
    
        finalGrd = (grade>90) ? "high pass"
            				  : (grade<60) ? "fail" : "pass";
2.  条件运算符的优先级非常低（毕竟它可是一个三目运算符），因此当一个长表达式中嵌套了条件运算子表达式时，要加上括号。比如：
    
        cout << ((grade<60) ? "fail" : "pass") << endl; //正确
        cout << (grade<60) ? "fail" : "pass"; //输出1或0！

## 位运算符 ##

1.  包括移位运算符`<<`、`>>`，位求反运算符`~`，位与`&`、位或`|`、位异或`^`运算符。作用于整数类型。强烈建议仅将位运算符用于处理无符号类型。移位运算符移出边界之外的数被舍弃。
    
        unsigned long quiz = 0;
        quiz |= 1UL << 27; //1UL是1

## sizeof运算符 ##

1.  所得值是`size_t`类型。使用方法：`sizeof(type)`或`sizeof expr`。
2.  在`sizeof`中解引用一个无效指针仍然是安全的，因为指针并没有实际上被使用。同样地，`sizeof`允许我们使用作用域运算符`::`来获取类成员的大小，而无需我们提供一个具体的对象。
3.  可以用数组的大小除以单个数组元素的大小得到数组的数量。但是对`string`或`vector`对象只返回该类型固定部分的大小，不会计算对象中的元素占用了多少空间。

## 逗号运算符 ##

1.  首先对左侧表达式求值，然后返回右侧表达式的值：
    
        //size_type要指定容器类型！！！
        vector<int>::size_type cnt = ivec.size();
        for (vector<int>::size_type i=0; i!=ivec.size(); ++i, --cnt)
            ivec[i] = cnt;

## 类型转换 ##

1.  隐式类型转换：
    
     *  在大多表达式中，比`int`小的整型值提升为较大的整型
     *  在条件中，非布尔值转换为布尔型
     *  初始化中，初始值转换为变量类型
     *  赋值语句中，右侧对象类型转换为左侧对象类型
     *  算数运算中有多种类型时，需要转换为同一种类型
     *  数组转换为指针，非常量转换为常量，etc.
2.  显示转换：
    
     *  任何具有明确定义的类型转换，只要不包含底层`const`,都可以使用`static_cast`：
        
            double slope = static_cast<double>(j) / i;
     *  `const_cast`一般用于有函数重载的上下文中（详见第六章）。在其他情况下使用则意味着程序有缺陷。它只能改变运算对象的底层`const`：
        
            const char *pc;
            char *p = const_cast<char*>(pc);
        
        对于将常量对象转换为非常量对象的行为，我们称其为“去掉`const`性质”。这样，编译器就不再阻止我们对该对象进行写操作了；但如果对象是一个常量，将会产生未定义的后果。
     *  `reinterpret_cast`是一个警示：
        
            int *ip;
            char *pc = reinterpret_cast<char*>(ip);
            //等价于char *pc = (char*)ip;
        
        必须谨记：pc仍指向一个`int`而非字符！
    
    > 旧式的强制类型转换形式上不够显眼，容易被看漏，所以一旦转换过程出现问题，追踪起来也更加困难。

## 附：运算符优先级表 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">优先级</th> 
   <th align="center">运算符</th> 
   <th align="center">结合律</th> 
   <th align="center">助记</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center"><code>::</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">作用域</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">2</td> 
   <td align="center"><code>a++</code>、<code>a--</code>、 <code>type()</code>、<code>type{}</code>、 <code>a()</code>、<code>a[]</code>、 <code>.</code>、<code>-&gt;</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">后缀自增减、 函数风格转型、 函数调用、下标、 成员访问</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">3</td> 
   <td align="center"><code>!</code>、<code>~</code>、 <code>++a</code>、<code>--a</code>、<code>+a</code>、<code>-a</code>、 <code>(type)</code>、<code>sizeof</code>、<code>&amp;a</code>、 <code>*a</code>、 <code>new</code>、 <code>new[]</code>、<code>delete</code>、 <code>delete[]</code></td> 
   <td align="center"><strong>从右至左</strong></td> 
   <td align="center">逻辑非、按位非、 前缀自增减、正负、 C 风格转型、取大小、取址、 指针访问、 动态内存分配</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">4</td> 
   <td align="center"><code>.*</code>、<code>-&gt;*</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">指向成员指针</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">5</td> 
   <td align="center"><code>a*b</code>、<code>a/b</code>、<code>a%b</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">乘除、取模</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">6</td> 
   <td align="center"><code>a+b</code>、<code>a-b</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">加减</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">7</td> 
   <td align="center"><code>&lt;&lt;</code>、<code>&gt;&gt;</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">按位左右移</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">8</td> 
   <td align="center"><code>&lt;</code>、<code>&lt;=</code>、<code>&gt;</code>、<code>&gt;=</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">大小比较</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">9</td> 
   <td align="center"><code>==</code>、<code>!=</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">等价比较</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">10</td> 
   <td align="center"><code>a&amp;b</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">按位与</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">11</td> 
   <td align="center"><code>^</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">按位异或</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">12</td> 
   <td align="center"><code>|</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">按位或</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">13</td> 
   <td align="center"><code>&amp;&amp;</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">逻辑与</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">14</td> 
   <td align="center"><code>||</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">逻辑或</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">15</td> 
   <td align="center"><code>a?b:c</code>、 <code>=</code>、<code>+=</code>、<code>-=</code>、<code>*=</code>、<code>/=</code>、<code>%=</code>、<code>&amp;=</code>、<code>^=</code>、<code>|=</code>、<code>&lt;&lt;=</code>、<code>&gt;&gt;=</code></td> 
   <td align="center"><strong>从右至左</strong></td> 
   <td align="center">三元条件、 赋值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">16</td> 
   <td align="center"><code>,</code></td> 
   <td align="center">从左至右</td> 
   <td align="center">逗号</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>