【入门级-C++程序设计：4、基本运算】

C++ 提供了丰富多彩的运算符，涵盖算术运算、关系运算（比较运算）、逻辑运算、赋值运算等等多个类别，下面分类进行介绍说明。
1、算术运算
假设a的值未10，b的值为4
加法 + int c = a + b; 数值相加，结果为14
减法 - int c = a - b; 数值相减，结果为6
乘法 * int c = a * b; 数值相乘，结果为40
除法 / float c = a / b; 数值相除（这里a和b应该被定义未float类型），结果为2.5
整除 / int c = a / b; 整数除法会截断小数部分，只取值整数部分，结果为2
求余 % int c = a % b; 取模（余数），仅适用于整数，结果符号与被除数相同，结果为2

除（普通除法）与整除的区别：
普通除法 (真实除法)
当至少有一个操作数是浮点类型(float/double)时，则执行普通除法
double a = 10.0 / 4; // 2.5 (浮点结果)
float b = 10 / 4.0f; // 2.5f
double c = 10.0 / 4.0; // 2.5
特点：
保留完整的小数部分；结果更精确；适用于需要精确计算的场景

整除 (整数除法)
当两个操作数都是整数类型时，执行整除
int d = 10 / 4; // 2 (不是2.5)
int e = -10 / 3; // -3 (向零截断)
int f = 10 / 3; // 3 (截断小数部分)
特点：
丢弃小数部分(不是四舍五入)；向零截断(正数向下取整，负数向上取整)；计算速度快于浮点除法

2、关系运算：大于、大于等于、小于、小于等于、等于、不等于
关系运算符用于比较两个值，比较结果返回 true（1）或 false（0）。它们是逻辑控制和条件判断的基础。
运算符 含义 示例 返回值规则

大于 5 > 3 左操作数大，返回 true
= 大于或等于 5 >= 5 左操作数≥右操作数，返回 true
< 小于 3 < 5 左操作数小，返回 true
<= 小于或等于 5 <= 5 左操作数≤右操作数，返回 true
== 等于 5 == 5 值相等，返回 true
!= 不等于 5 != 3 值不等，返回 true

3、逻辑运算：与(&&)、或()、非(!)
逻辑运算符用于组合或修改布尔表达式，是构建复杂条件判断的基础。C++ 提供了三种基本逻辑运算符。

逻辑与 (&&)
作用：当且仅当所有操作数均为 true 时，结果为 true；否则为 false。
特性：如果第一个操作数为 false，不会计算第二个操作数。
语法：表达式1 && 表达式2
举例说明：
bool a = true, b = false;
bool result = a && b; // false（因为 b 为 false）

逻辑或 (||)
作用：只要有一个操作数为 true，结果即为 true；只要当全为 false 时，结果为 false。
特性：如果第一个操作数为 true，不会计算第二个操作数。
语法：表达式1 || 表达式2
举例说明：
bool a = true, b = false;
bool result = a || b; // true（因为 a 为 true）

逻辑非 (!)
作用：对布尔值取反（true 变 false，false 变 true）。
语法：!表达式
举例说明：
bool a = false;
bool result = !a; // true（因为 a 被取反）

运算符优先级：
! > && > ||
逻辑非 ! 的优先级高于所有的关系运算符

逻辑运算布尔转换：
在C++ 中，任何非零值被视为 true；零值被视为 false

4、变量自增与自减运算
自增（++）和自减（–）是 C++ 中用于对变量进行加 1 或 减 1 操作的一元运算符。它们有两种形式：
前缀形式（++x） 和 后缀形式（x++），两者的行为有重要区别（计算顺序不同）。

前缀形式（++x/–x）：先修改变量X的值，然后再使用变量X
int x = 5;
int y = ++x; // x先变成 6，然后 y = 6

后缀形式（x++/x–）：先使用X的原值，然后再修改变量X的值
int x = 5;
int y = x++; // y = 5，然后 x 变成 6

5、三目运算
定义：是 C++ 中唯一的需要 3 个操作数的运算符，属于条件运算符。
一般形式：条件表达式 ? 表达式1 : 表达式2
执行逻辑：
若条件表达式 为真（非零），则返回 表达式1 的值；否则返回 表达式2 的值。
例如：
#include
int main() {
int a = 10, b = 20;
int max = (a > b) ? a : b; // 取a和b中的较大值
cout << "较大值: " << max ; // 输出 20
return 0;
}

三目运算的嵌套使用
可以嵌套，但可能降低可读性，请谨慎使用
例如：
以下代码实现，根据分数所在的区间给出成绩的等级（A、B、C、D）
int score = 85;
char grade = (score >= 90) ? ‘A’ :
(score >= 80) ? ‘B’ :
(score >= 60) ? ‘C’ : ‘D’;
替代方案：以上也可以改用 if-else if 或 switch 结构实现。

6、位运算
定义
位运算（Bitwise Operations）是指直接对整数的二进制位进行操作，常用于底层编程、性能优化和某些特定算法（如加密、压缩、位掩码等）。

1. 按位与 （&）
   功能：两个操作数的对应二进制位均为 1 时，结果位才为 1，否则为 0。
   即：0&0等于0，0&1等于0，1&0等于0，1&1等于1。
   用途：掩码操作、清除特定位（那位清零就和0按位与，那位保留就和1按位与）。
   举例说明：
   int a = 5; // 5转换为二进制: 0101
   int b = 3; // 3转换为二进制: 0011
   int c = a & b; // 结果: 0001 (十进制 1)

2. 按位或 |
   功能：两个操作数的对应二进制位有一个为 1 时，结果位为 1。
   即：0| 0等于0，0| 1等于1，1| 0等于1，1| 1等于1。
   用途：设置特定位（那位设置为1，就和1按位或）。
   举例说明：
   int a = 5; // 5转换为二进制：0101
   int b = 3; // 3转换为二进制：0011
   int c = a | b; // 0111 (十进制 7)

3. 按位非 ~
   功能：对操作数的每一位取反（0 变 1，1 变 0）。
   注意：结果依赖整数类型位数（如 ~int(0) 在 32 位系统为 0xFFFFFFFF）。
   举例说明：
   int a = 5; // 0000…0101
   int b = ~a; // 1111…1010 (补码表示，十进制 -6)

4. 按位异或 ^
   功能：两个操作数的对应二进制位不相同的时候，结果位为 1，否则为 0。
   即：0 ^ 0等于0，0 ^ 1等于1，1 ^ 0等于1，1^1等于0。
   特性：
   任何数异或自身结果为 0（a ^ a = 0）。
   支持交换变量（无需临时变量）：
   int x = 10, y = 20;
   x = x ^ y;
   y = x ^ y;
   x = x ^ y; // 交换后 x=20, y=10
   举例说明：
   int a = 5; // 0101
   int b = 3; // 0011
   int c = a ^ b; // 0110 (十进制 6)

5. 左移 <<
   功能：将操作数的二进制位向左移动指定位数，低位补 0。
   数学意义：等价于乘以 2的n次方（无溢出时）。
   举例说明：
   int a = 5; // 0101
   int b = a << 2; // 010100 (十进制 20)

6. 右移 >>
   功能：将操作数的二进制位向右移动指定位数。
   注意：
   有符号数：高位补符号位（算术右移）。
   无符号数：高位补 0（逻辑右移）。
   举例说明：
   int a = 20; // 010100
   int b = a >> 2; // 000101 (十进制 5)

位运算的常见应用场景
快速判断奇偶：
bool isOdd = (num & 1); // 末位为1则是奇数
掩码操作：
const int MASK = 0xFF; // 保留低8位: value & MASK
权限控制：
enum Permissions { READ = 1, WRITE = 2, EXEC = 4 };
int userPerm = READ | WRITE; // 组合权限
优化计算：
int powerOfTwo = 1 << n; // 计算2^n

注意事项
符号位问题：右移有符号数时需谨慎（可能引发未定义行为）。
可读性：过度使用位运算会降低代码可读性，建议加注释。
性能：现代编译器会自动优化乘除为位运算（如 x*2 → x<<1）。