侯捷 C++ 课程学习笔记：C++运算符与表达式-优快云博客

本系列文章目的在于将C++的基础内容完全夯实，最终目的是为后期的深度学习在算法上有一定的铺垫，前期在学习数学的过程中也会有很大的帮助，相对于python来说C++有自身的优势，文末会有 C++的优势对比于python的维度点说明，所以我这里先写了C++的用法说明，后续会有Python的，各自有各自的优势，我们要根据具体的需求来分析使用哪种语言更为方便，其它的语言暂时不在考虑范畴之内，我们的目标是AI深度学习。

前置环境与代码结构文章：

1、C++环境理解与配置(MinGW)

2、C++的Visual Studio Code运行环境配置

3、头文件与类的声明

📚本篇目标

1. 掌握C++中5类基础运算符的语法与运算规则

2. 理解运算符优先级与结合性对表达式的影响

3. 能够正确编写复合赋值表达式

4. 熟练运用比较/逻辑运算符构建条件表达式

重难点说明

重点突破：
整数除法特性：`10/3=3`（结果自动取整）
取模运算的符号规律：结果符号与被除数一致（C++11标准）
逻辑运算符短路特性：`&&`遇假即停，`||`遇真即停

难点攻克：
区分`=`与`==`的用法（常见错误点）
复合表达式求值顺序：`a = b += c++ * --d`
布尔值的隐式转换：非零为true，零为false

学习正文

1、算术运算符

基础运算示例：

int a = 10 + 3;   // 13
int b = 10 - 4;   // 6
int c = 10 * 2;   // 20
int d = 10 / 3;   // 3（整数除法）
double e = 10.0 / 3; // 3.333（浮点除法）
int f = 10 % 3;   // 1（取模）
int g = -10 % 3;  // -1（C++11标准）

核心要点：

优先级：() > * / % > + -
混合运算自动类型提升：int + double → double
自增运算符陷阱：

int i = 5;
int m = i++ * 2; // m=10, i=6（后置）
int n = ++i * 2; // n=12, i=6（前置）

2. 赋值运算符

基础与复合操作：

int x = 10;       // 基本赋值
x += 5;           // 等价于 x = x + 5
x *= 3;           // 等价于 x = x * 3
int y = (x = 20); // 赋值表达式返回值

// 链式赋值示例
int a, b, c;
a = b = c = 100;  // 从右向左结合

3. 比较与逻辑运算符

条件构建三剑客：

// 比较运算符
bool b1 = (10 > 5);   // true
bool b2 = (10 == 10); // true

// 逻辑运算符
bool flag = (x > 0) && (y < 100); // 逻辑与
bool isOK = !flag;                // 逻辑非

// 短路特性演示
int i = 0;
(i != 0) && (10/i > 3); // 安全避免除以零

练习题

单选题-5

1. 表达式 `(5 + 3) * 2` 的结果是？
A) 16
B) 11
C) 13
D) 10

2. 在C++中，`-15 % 4` 的结果是？
A) -3
B) 1
C) -1
D) 3

3. 执行 `int i=5; int j = ++i + i++;` 后，j 的值是？
A) 12
B) 13
C) 14
D) 15

4. 表达式 `10 / 3.0` 的结果类型是？
A) int
B) float
C) double
D) long

5. 下列运算符优先级最高的是？
A) +
B) *
C) ()
D) %

多选题-3

1. 以下哪些运算符会改变操作数的值？（多选）
A) +
B) +=
C) ++
D) ==

2. 关于逻辑运算符的正确描述有？（多选）
A) `&&` 需要两侧都为真才返回真
B) `||` 的优先级高于 `&&`
C) `!` 是单目运算符
D) 逻辑表达式返回值只能是0或1

3. 下列哪些表达式是合法的？（多选）
A) a = b = 5`
B) 5 = x
C) x += y *= 3
D) ++(a+b)

判断题-2

1. x *= y + 3 等价于 x = x * y + 3 （）
2. 在C++中，true 的整型值为1，false 为0 （）

代码题-1

// 编写函数判断一个数是否是偶数且大于10
bool checkNumber(int num) {
// 补全代码
}

📝 答案解析

单选题

A) 16
解析：括号优先级最高，先计算5+3=8，再8*2=16
C) -1
解析：C++取模结果符号与被除数一致，-15 ÷ 4 = -3余-3，但根据C++11标准，-15%4=-3*4 + (-3) → 余数为-3，但实际编译器实现可能不同，需注意
A) 12
解析：++i先增到6，表达式值为6；i++先用后增，表达式值为6，此时i=7，最终j=6+6=12
C) double
解析：3.0是double类型，运算时int自动提升为double
C) ()
解析：括号优先级最高，其次是* / %，最后是+ -

多选题

B、C
解析：+=和++会改变操作数值，+和==不改变
A、C
解析：B错（&&优先级高于||），D错（C++中bool类型为true/false，但可隐式转换为1/0）
A、C
解析：B错（不能给字面量赋值），D错（自增操作数必须为左值）

判断题

×
解析：正确等价应为 x = x * (y + 3)
√
解析：C++中布尔值隐式转换时，true→1，false→0

代码题

bool checkNumber(int num) {
    return (num % 2 == 0) && (num > 10);
}
// 解析：使用取模判断偶数，逻辑与连接两个条件

总结

运算符的本质是数据操作的指令符号，表达式则是通过运算符连接的操作序列。掌握运算符特性如同掌握数学公式，是构建程序逻辑的基础能力。通过大量练习培养运算符使用的肌肉记忆！

聚焦算术、赋值、比较、逻辑四类运算符的应用规则与底层特性。重点剖析整数除法的取整机制（如`10/3=3`）、取模运算的符号规律（结果符号与被除数一致）及逻辑运算符的短路特性（`&&`遇假即停，`||`遇真即停）。通过典型代码示例演示复合赋值（`+=`）、自增优先级（`i++`与`++i`差异）和隐式类型转换（`int+double→double`）等关键概念。针对常见易错点如`=`与`==`混淆、表达式求值顺序等设置梯度练习，包含16道客观题与1道代码实践题，强化运算符优先级（`()>* /%>+ -`）和结合性（右结合`a=b=c`）的实战应用。通过`(year%4==0 && year%100!=0)||year%400==0`等逻辑表达式设计，培养将数学逻辑转化为代码的能力，最终建立规范的运算符使用范式与表达式构建思维。

C++的优势对比于python的维度点说明

对比维度	C++ 优势	Python 情况
性能效率	1. 执行速度快：编译型语言，将代码编译为机器码，处理大量数据、复杂算法时效率高，能充分利用硬件资源。 2. 内存管理精细：允许程序员直接管理内存，精确控制分配和释放，优化内存使用，适合对内存要求苛刻的系统。	1. 执行速度慢：解释型语言，代码逐行解释执行，在处理大规模数据和复杂计算时性能较差。 2. 内存管理自动化：Python 有自动的垃圾回收机制，虽然方便但可能导致内存使用不够精细，在内存紧张的场景下可能出现问题。
底层控制能力	1. 硬件访问能力强：可直接访问计算机硬件资源，如寄存器、内存地址等，便于与底层硬件高效交互，适用于驱动程序、嵌入式系统开发。 2. 系统级编程优势：在操作系统、编译器、数据库管理系统等系统软件开发中，能与底层系统更好交互，实现资源精细管理和控制，提升系统性能和稳定性。	底层控制能力弱：Python 主要用于高层级的应用开发，对底层硬件的直接访问能力有限，在系统级编程方面不够灵活和高效。
语言特性	1. 强类型语言：编译时进行严格类型检查，有助于发现早期错误，提高代码稳定性和可靠性，减少运行时类型不匹配错误。 2. 支持多种编程范式：支持面向对象、泛型、函数式等多种编程范式，开发者可根据问题和需求灵活选择。	1. 动态类型语言：类型检查在运行时进行，虽然编写代码更灵活，但可能在运行时出现类型相关的错误，代码的稳定性和可维护性相对较弱。 2. 编程范式相对有限：主要以面向对象和函数式编程为主，泛型编程的支持不如 C++ 强大。
可移植性	1. 跨平台能力：编写的代码可在不同操作系统上编译运行，只要有相应编译器和运行时环境，适合开发跨平台应用。 2. 库的可移植性：许多开源库和框架（如 Boost、Qt）具有良好可移植性，可在不同平台使用，减少跨平台开发工作量。	1. 跨平台性依赖解释器：Python 代码的跨平台性依赖于 Python 解释器，虽然大多数情况下能在不同操作系统上运行，但在一些涉及底层系统调用的场景下可能会有兼容性问题。 2. 部分库存在兼容性问题：虽然 Python 有丰富的库，但部分库在不同平台上的表现和兼容性可能存在差异。
生态系统和工具链	1. 成熟的开发工具：有 Visual Studio、CLion、Eclipse 等成熟开发工具和集成开发环境，提供强大代码编辑、调试、性能分析等功能，提高开发效率。 2. 丰富的库资源：拥有大量专业级库，如用于数学计算的 LAPACK、图形处理的 OpenGL、网络编程的 ACE 等，为专业领域开发提供支持。	1. 开发工具相对简单：Python 的开发工具（如 PyCharm、VS Code 等）功能相对侧重于代码编辑和基本调试，在一些复杂的性能分析和底层调试方面不如 C++ 的开发工具强大。 2. 库更侧重于高层应用：Python 的库主要用于数据分析、机器学习、Web 开发等高层应用场景，在底层系统编程和高性能计算方面的专业库相对较少。
安全性和稳定性	1. 资源管理安全：通过智能指针等机制，一定程度上保证资源安全管理，避免内存泄漏和悬空指针问题，提升程序稳定性和安全性。 2. 代码审查严格：语法相对复杂，在大型项目中严格的代码审查和规范可确保代码质量和安全性，减少潜在漏洞和风险。	1. 资源管理自动化存在隐患：自动垃圾回收机制可能导致一些资源管理问题，例如循环引用可能会造成内存泄漏，虽然 Python 有解决方案，但增加了复杂性。 2. 代码灵活性带来风险：动态类型和简洁的语法使得代码编写容易，但也可能导致代码的可读性和可维护性下降，增加了出现安全漏洞的风险。