c++ 表达式和各种转换运算符介绍

表达式

1. 基础

c++ 定义了一元和二元运算符

• 一元：&, *:取地址和解引用
• 二元： ==, * 相等和乘法
• 三元：作用与三个对象的

1.1 组合运算符和运算对象

• 优先级

• 结合律

• 运算对象转换

• 重载运算符

  • IO库的>>和<<运算符和类对象的运算

• 左右值

  • 左值赋值，用作对象的身份
  • 右运算，用对象的值
  • 有时候左值也做运算
    • 取地址符返回指向该对象的指针这个指针是右值
    • 内置解引用，下标的求值结果都是左值

  例如

  decltype 左右值有所不同，如果是左值得到引用类型

  int *p = &a;
  decltype(*p) <-是一个int& 型，因为解引用是左值
  decltype(&p) <-是一个 int**类型，也就是指向指针的指针
  

1.2 优先级与结合律

普通模式下的运算符就不说了

在优先级相同的情况下，但是没说按照什么顺序求值。大多情况都不明确

括号无视优先级与结合律

• 同优先级的没定义顺序的运算来说，是无法判断的

  cout << i << " " << ++i <<endl;
  我们是不知道i是否先加1的。所以程序是错误的
  

  • 规定顺序的有

    • && 先求左侧运算值
    • ||、?:,,都是有顺序的

  • 求值顺序、优先级、结合律

    如：f()+g()*h()+j()中

    • 优先级决定，g()的返回值和h()的返回值相乘
    • 结合律决定，f()的返回值先与g()和h()的乘积相加，所得结果与j()的返回值相加
    • 对于函数的调用顺序是没规定的

  • 所以在做这类运算时，函数之间必须要没有关系

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bool不是0就是1

• 浮点型不能取余
  • 取余的定义： m%n如果不等于0，则它的符号和m相同
  • m%(-n)等于m%n， (-m)%n 等于-(m%n)。

1.3 逻辑运算符

关系运算符作用于算术或指针类型，逻辑-》任意转bool

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• 短路求值
  • ||：对于左运算对象为假才进行右运算
  • &&：对于左运算对象为真才进行右运算

1.4 关系运算符

左结合律

if (i < j < k) //像这种 它属于 先执行 i<j 得到 一个布尔值 再用这个布尔值跟k比较，也就是如果k>1就一定是真所以尽量不要这样用

1.5 赋值运算符

左运算对象必须是一个可修改的左值， 初始化不是赋值

• c++11 允许用{} 括起来赋值

int k;
k = {3.14}; //错误： 窄化转换 如果初始化对象是内置类型，初始化列表，严格不能损失精度，所以会报错
vector<int> v;
vi = {0, 1, 2, 3, 4, 5}; //现在v 有6个元素了

• 右结合律

  • i = j = 0；

• 未定义左右运算顺序

1.6 自加自减

• 解引用

  cout << *pd++ << endl; //先输出当前值在后移一位
  cout << *++pd << endl; //先移一位在后输出当前值
  
  

1.7 成员访问运算符

点和箭头运算符，可访问成员；

string s1 = "a string ", *p = &s1;
auto n = s1.size();
n = (*p).size();
n = p->size(); //三者意义相同

• 解引用优先级低于引用

1.8 条件运算符

?:允许我们把if-else 简短嵌入

• 都是左值运算

fi = (gr > 90) ? "sss"
    			: (gr < 60) ? "fail" : "pass";

• 嵌入时要写括号优先级很低

1.9 位运算

把对象当二进制进行运算

• 左结合律

符	功能
~	取反
>> <<	左右移
&	位与
^	位异或
|	位或

• 若运算小整数将提升位较大的整数一般只转int
• 若对象为负值，那如何处理符号位依赖与机器，是未定义的行为
• 移动超届的会自动舍弃

unsigned char bit = 0233; 
bit << 8 //会自动转int

• 位取反

  • 1和0交换

  • 前面的位数都会补0

  • 负数的反码为：除符号位外,原码各位取反,反码加1,得负数的反码.

    补码为反码+1，计算机中正数是用原码显示，负数用补码表示

    char bit = 1; 0~31 1
    ~bit == -2 
    

    根据机器所得 ： 得到的1~31 0 ，因符号位为1所以是补码，原码就为1 0~29 10

1.9.1 位与、位或、位异或运算符

都是两个对象上的逻辑操作

• 现在的计算机都是32位的所以int可以移动32位

• 如果要超过就可以在前面转型

  1ULL << 34; //unsigned long long
  q &= ~(1<<27); //让27位为0
  

1.10 移位运算符

• 满足左结合律

1.11 sizeof运算符

返回一条表达式或一个类型名字所占的字节数

• 右结合， size_t 类型

sizeof(type);
sizeof expr; //返回表达式结果类型的大小，不计算运算的值
sa_dat data, *p;
sizeof(sa_dat); //这个类型的空间大小
sizeof data; //同上
sizeof p; //指针的大小
sizeof *p; //指针所指空间的大小

• 对数组会得到数组得总大小
• 对string 和vector 只会返回类型固定大小不会计算总大小
• sizeof返回的是常量表达式，所以可以用作数组维度

1.12 逗号运算符

从左向右的求值顺序

先求左侧的表达式求值，然后将值丢弃，,号真正的结果只有右侧的表达式

2. 类型转换

面对浮点转整型会损失精度

• 比int小的整数会转int
• 在条件中非布尔会转布尔
• 初始化右侧转左侧
• 等等

2.1 算术转换

一个算术类型转另一个算术类型

• 有浮点时整数会转浮点
• char中(wchar16_t, wchar32_t) 会提升到int，unsigned int。。。。选择最小的，能容纳原来所有可能值的

short + char ; //都转int

• 有无符号的结果依赖机器，根据所占空间大小进行升级和转换

2.2 隐式转换

• 数组用decltype 关键字，或取地址，sizeof 及typeid 等时不会发生转换
• 指针只有 0， nullptr 可以和 非常量的void*和const void*
• 继承类之间的指针转换

2.3 显示转换

强制转换

• 一个命名的强制转换形式

  • 一旦类型不符合，会产生未定义的后果

  cast-name<type>(expression);
  type目标类型，expression 要转换的值
      cast: static_cast, dynamic_cast, const_cast, reinterpret_cast 中的一种
          
  double sl = static_cast<double>(j)/i;
      int a[10] = {0, 1, 2, 3, 4};
      void* S = &a; //非常量对象存入void*
      int *dp = static_cast<int*>(S); //将void*转换回到初始的指针类型
  

• const_cast

  • 去掉const性质

  const char *pc;
  const char s[] = "123";
  const char *cp = s;
  char *p = const_cast<char*>(pc);//但p是未定义的行为去掉const操作
  char *p1 static_cast<char*>(cp); //错误static_cast 不能改const性质
  static_cast<string>(cp); //正确，把字面值转换了，并不会更改掉cp
  const_cast<string>(cp); //错误，const_cast只改变常量属性
  char *p1 const_cast<char*>(cp); //正确 可以通过p1改const性质
  p1可以修改常量cp的值，但cp自己不行    
  

• reinterpret_cast:

  为运算对象的位模式提供较低层次上的重新解释

  int *ip;
  char *pc = reinterpret_cast<char*>(ip);
  与旧式的 char *pc = (char*) ip; 一样
  

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参考文献：c++ prime 第五版