C++运算符类型的使用与优先级详解

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分类专栏： C++语法和结构文章标签： c++ 开发语言

于 2024-07-24 16:41:14 首次发布

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1. 概述

运算符是一种告诉编译器执行特定的数学或逻辑操作的符号。C++ 内置了丰富的运算符，并提供了以下类型的运算符：

算术运算符
关系运算符
逻辑运算符
位运算符
赋值运算符
杂项运算符

2. 算术运算符

下表显示了 C++ 支持的算术运算符。

运算符	术语	示例	结果
+	正号	+3	3
-	负号	-3	-3
+	加	10 + 5	15
-	减	10 - 5	5
*	乘	10 * 5	50
/	除	10 / 5	2
%	取模(取余)	10 % 3	1
++	前置递增	a=2; b=++a;	a=3; b=3;
++	后置递增	a=2; b=a++;	a=3; b=2;
–	前置递减	a=2; b=–a;	a=1; b=1;
–	后置递减	a=2; b=a–;	a=1; b=2;

代码示例：

#include <iostream>  
#include <cmath> // 为了使用 pow 函数  
using namespace std;  

int main()  
{  
    float x = 5.5;  
    float y = 2.2;  
    float result;  

    // 基本算术运算  
    result = x + y;  
    cout << "Line 1 - result 的值是 " << result << endl ;  
    result = x - y;  
    cout << "Line 2 - result 的值是 " << result << endl ;  
    result = x * y;  
    cout << "Line 3 - result 的值是 " << result << endl ;  
    result = x / y;  
    cout << "Line 4 - result 的值是 " << result << endl ;  

    // 取模运算不适用于浮点数，改用 fmod 函数  
    result = fmod(x, y);  
    cout << "Line 5 - result 的值是 " << result << endl ;  

    // 幂运算  
    result = pow(x, y);  
    cout << "Line 6 - result 的值是 " << result << endl ;  

    // 自增和自减  
    int z = 10;  
    result = z++;  
    cout << "Line 7 - result 的值是 " << result << endl ;  

    z = 10;  // 重新赋值  
    result = z--;  
    cout << "Line 8 - result 的值是 " << result << endl ;  

    return 0;  
}

Line 1 - result 的值是 7.7
Line 2 - result 的值是 3.3
Line 3 - result 的值是 12.1
Line 4 - result 的值是 2.5
Line 5 - result 的值是 1.1
Line 6 - result 的值是 55.3627
Line 7 - result 的值是 10
Line 8 - result 的值是 10

3.关系运算符

运算符	术语	示例	结果
==	相等于	4 == 3	0
!=	不等于	4 != 3	1
<	小于	4 < 3	0
>	大于	4 > 3	1
<=	小于等于	4 <= 3	0
>=	大于等于	4 >= 1	1

代码示例：

#include <iostream>  
using namespace std;  

int main()  
{  
    int a = 15;  
    int b = 30;  
    int c = 45;  

    if( a == b )  
    {  
        cout << "Line 1 - a 等于 b" << endl ;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 1 - a 不等于 b" << endl ;  
    }  
    if ( a < b )  
    {  
        cout << "Line 2 - a 小于 b" << endl ;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 2 - a 不小于 b" << endl ;  
    }  
    if ( a > b )  
    {  
        cout << "Line 3 - a 大于 b" << endl ;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 3 - a 不大于 b" << endl ;  
    }  

    /* 改变 a 和 b 的值 */  
    a = 50;  
    b = 25;  

    if ( a <= b )  
    {  
        cout << "Line 4 - a 小于或等于 b" << endl ;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 4 - a 不小于或等于 b" << endl ;  
    }  

    if ( b >= a )  
    {  
        cout << "Line 5 - b 大于或等于 a" << endl ;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 5 - b 不大于或等于 a" << endl ;  
    }  

    // 增加逻辑运算符的示例  
    if ( (a > b) && (a > c) )  
    {  
        cout << "Line 6 - a 大于 b 且 a 大于 c" << endl ;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 6 - a 不大于 b 且 或 a 不大于 c" << endl ;  
    }  

    if ( (a > b) || (b < c) )  
    {  
        cout << "Line 7 - a 大于 b 或 b 小于 c" << endl ;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 7 - a 不大于 b 且 b 不小于 c" << endl ;  
    }  
  
    return 0;  
}

Line 1 - a 不等于 b
Line 2 - a 小于 b
Line 3 - a 不大于 b
Line 4 - a 不小于或等于 b
Line 5 - b 不大于或等于 a
Line 6 - a 不大于 b 且或 a 不大于 c
Line 7 - a 大于 b 或 b 小于 c

4. 逻辑运算符

运算符	术语	示例	结果
!	非	!a	如果a为假，则!a为真；如果a为真，则!a为假。
&&	与	a && b	如果a和b都为真，则结果为真，否则为假。
\|\|	或	a \|\| b	如果a和b有一个为真，则结果为真，二者都为假时，结果为假。

代码示例：

#include <iostream>  
using namespace std;  

int main()  
{  
    int a = 5;  
    int b = 8;  
    bool result;  

    if (a && b)  
    {  
        cout << "Line 1 - 条件为真" << endl;  
    }  
    if (a || b)  
    {  
        cout << "Line 2 - 条件为真" << endl;  
    }  

    /* 改变 a 和 b 的值 */  
    a = 0;  
    b = 10;  

    if (a && b)  
    {  
        cout << "Line 3 - 条件为真" << endl;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 4 - 条件不为真" << endl;  
    }  

    if (!(a && b))  
    {  
        cout << "Line 5 - 条件为真" << endl;  
    }  

    /* 增加新的条件 */  
    b = 0;  
    if (a || b)  
    {  
        cout << "Line 6 - 条件为真" << endl;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 7 - 条件不为真" << endl;  
    }  

    a = 5;  
    result = (a > 0) && (b == 0); // 组合条件  
    if (result)  
    {  
        cout << "Line 8 - 组合条件为真" << endl;  
    }  
    else  
    {  
        cout << "Line 9 - 组合条件不为真" << endl;  
    }  

    return 0;  
}

Line 1 - 条件为真
Line 2 - 条件为真
Line 4 - 条件不为真
Line 5 - 条件为真
Line 7 - 条件不为真
Line 8 - 组合条件为真

5. 位运算符

位运算符作用于位，并逐位执行操作。&、 | 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

假设如果 A = 60，且 B = 13，现在以二进制格式表示，它们如下所示：

#include <iostream>  
using namespace std;  

int main()  
{  
    unsigned int A = 60;  // 60 = 0011 1100  
    unsigned int B = 13;  // 13 = 0000 1101  
    unsigned int result;  

    result = A & B;  // 按位与  
    cout << "A & B = " << result << " (" << bitset<8>(result) << ")" << endl;  

    result = A | B;  // 按位或  
    cout << "A | B = " << result << " (" << bitset<8>(result) << ")" << endl;  

    result = A ^ B;  // 按位异或  
    cout << "A ^ B = " << result << " (" << bitset<8>(result) << ")" << endl;  

    result = ~A;     // 按位取反  
    cout << "~A = " << result << " (" << bitset<8>(result) << ")" << endl;  

    return 0;  
}

A & B = 12 (00001100)
A | B = 61 (00111101)
A ^ B = 49 (00110001)
~A = 4294967235 (1100000011)

下表显示了 C++ 支持的位运算符。假设变量 A 的值为 60，变量 B 的值为 13，则：

运算符	描述	实例
&	按位与操作，按二进制位进行"与"运算。运算规则： 0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;	(A & B) 将得到 12，即为 0000 1100
\|	按位或运算符，按二进制位进行"或"运算。运算规则： 0\|0=0; 0\|1=1; 1\|0=1; 1\|1=1;	(A \| B) 将得到 61，即为 0011 1101
^	异或运算符，按二进制位进行"异或"运算。运算规则： 0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0;	(A ^ B) 将得到 49，即为 0011 0001
~	取反运算符，按二进制位进行"取反"运算。运算规则： ~1=-2; ~0=-1;	(~A ) 将得到 -61，即为 1100 0011，一个有符号二进制数的补码形式。
<<	二进制左移运算符。将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）。	A << 2 将得到 240，即为 1111 0000
>>	二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。	A >> 2 将得到 15，即为 0000 1111

代码示例：

#include <iostream>  
using namespace std;  
   
int main()  
{  
    unsigned int x = 75;      // 75 = 0100 1011  
    unsigned int y = 24;      // 24 = 0001 1000  
    int result = 0;           

    result = x & y;         // 8 = 0000 1000  
    cout << "Line 1 - result 的值是 " << result << endl ;  
   
    result = x | y;         // 91 = 0101 1011  
    cout << "Line 2 - result 的值是 " << result << endl ;  
   
    result = x ^ y;         // 83 = 0101 0011  
    cout << "Line 3 - result 的值是 " << result << endl ;  
   
    result = ~x;            // -76 = 1011 0100  
    cout << "Line 4 - result 的值是 " << result << endl ;  
   
    result = x << 2;        // 300 = 1001 0110 00  
    cout << "Line 5 - result 的值是 " << result << endl ;  
   
    result = x >> 2;        // 18 = 0001 0010  
    cout << "Line 6 - result 的值是 " << result << endl ;  
   
    return 0;  
}

Line 1 - result 的值是 8
Line 2 - result 的值是 91
Line 3 - result 的值是 83
Line 4 - result 的值是 -76
Line 5 - result 的值是 300
Line 6 - result 的值是 18

6. 赋值运算符

运算符	描述	实例
=	简单的赋值运算符，把右边操作数的值赋给左边操作数	C = A + B 将把 A + B 的值赋给 C
+=	加且赋值运算符，把右边操作数加上左边操作数的结果赋值给左边操作数	C += A 相当于 C = C + A
-=	减且赋值运算符，把左边操作数减去右边操作数的结果赋值给左边操作数	C -= A 相当于 C = C - A
*=	乘且赋值运算符，把右边操作数乘以左边操作数的结果赋值给左边操作数	C = A 相当于 C = C A
/=	除且赋值运算符，把左边操作数除以右边操作数的结果赋值给左边操作数	C /= A 相当于 C = C / A
%=	求模且赋值运算符，求两个操作数的模赋值给左边操作数	C %= A 相当于 C = C % A
<<=	左移且赋值运算符	C <<= 2 等同于 C = C << 2
>>=	右移且赋值运算符	C >>= 2 等同于 C = C >> 2
&=	按位与且赋值运算符	C &= 2 等同于 C = C & 2
^=	按位异或且赋值运算符	C ^= 2 等同于 C = C ^ 2
\|=	按位或且赋值运算符	C \|= 2 等同于 C = C \| 2

代码示例：

#include <iostream>  
using namespace std;  

int main()  
{  
    int x = 10;  
    int result;  

    result = x;  
    cout << "Line 1 - = 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result += x;  
    cout << "Line 2 - += 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result -= 5;  
    cout << "Line 3 - -= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result *= 3;  
    cout << "Line 4 - *= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result /= 2;  
    cout << "Line 5 - /= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result = 50;  
    result %= 8;  
    cout << "Line 6 - %= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result <<= 1;  
    cout << "Line 7 - <<= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result >>= 2;  
    cout << "Line 8 - >>= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result &= 7;  
    cout << "Line 9 - &= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result ^= 3;  
    cout << "Line 10 - ^= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    result |= 1;  
    cout << "Line 11 - |= 运算符实例，result 的值 = : " << result << endl;  

    return 0;  
}

Line 1 - = 运算符实例，result 的值 = : 10
Line 2 - += 运算符实例，result 的值 = : 20
Line 3 - -= 运算符实例，result 的值 = : 15
Line 4 - *= 运算符实例，result 的值 = : 45
Line 5 - /= 运算符实例，result 的值 = : 22
Line 6 - %= 运算符实例，result 的值 = : 2
Line 7 - <<= 运算符实例，result 的值 = : 4
Line 8 - >>= 运算符实例，result 的值 = : 1
Line 9 - &= 运算符实例，result 的值 = : 1
Line 10 - ^= 运算符实例，result 的值 = : 2
Line 11 - |= 运算符实例，result 的值 = : 3

7. 运算符优先级

运算符的优先级确定表达式中项的组合。这会影响到一个表达式如何计算。某些运算符比其他运算符有更高的优先级，例如，乘除运算符具有比加减运算符更高的优先级。

例如 x = 7 + 3 * 2，在这里，x 被赋值为 13，而不是 20，因为运算符 * 具有比 + 更高的优先级，所以首先计算乘法 3*2，然后再加上 7。

下表将按运算符优先级从高到低列出各个运算符，具有较高优先级的运算符出现在表格的上面，具有较低优先级的运算符出现在表格的下面。在表达式中，较高优先级的运算符会优先被计算。

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

代码示例：

#include <iostream>  
using namespace std;  

int main()  
{  
    int x = 12;  
    int y = 8;  
    int z = 4;  
    int w = 2;  
    int result;  

    // 示例 1：计算表达式  
    result = (x + y) * z - w; // ( 20 * 4 ) - 2  
    cout << "示例 1 - 表达式 (x + y) * z - w 的值是 " << result << endl;  

    // 示例 2：增加求余运算  
    result = (x % y) + (z * w); // ( 4 ) + ( 4 * 2 )  
    cout << "示例 2 - 表达式 (x % y) + (z * w) 的值是 " << result << endl;  

    // 示例 3：增加自增操作  
    result = ++x * y - z++; // ( 13 * 8 ) - 4  
    cout << "示例 3 - 表达式 ++x * y - z++ 的值是 " << result << endl;  
    cout << "示例 3 - 表达式之后 x 的值是 " << x << ", z 的值是 " << z << endl;  

    // 示例 4：结合按位运算  
    result = (x & w) | (y << 1); // ( 13 & 2 ) | ( 8 << 1 )  
    cout << "示例 4 - 表达式 (x & w) | (y << 1) 的值是 " << result << endl;  

    // 示例 5：浮点数计算  
    float a = 5.5;  
    float b = 2.2;  
    float res_float;  
    res_float = (a + b) * (a - b) / b; // ( 7.7 * 3.3 ) / 2.2  
    cout << "示例 5 - 浮点数表达式 (a + b) * (a - b) / b 的值是 " << res_float << endl;  

    return 0;  
}

示例 1 - 表达式 (x + y) * z - w 的值是 78
示例 2 - 表达式 (x % y) + (z * w) 的值是 12
示例 3 - 表达式 ++x * y - z++ 的值是 100
示例 3 - 表达式之后 x 的值是 13, z 的值是 5
示例 4 - 表达式 (x & w) | (y << 1) 的值是 16
示例 5 - 浮点数表达式 (a + b) * (a - b) / b 的值是 11.55