前言

这一节我们将学习运算符的的相关知识，可能会涉及到一些C++的基本语法以及C++变量类型、C++变量作用域、C++常量等的相关知识，如果你还有不明白的，请到C++基本语法和C++变量类型、C++变量作用域、C++常量这里温故一下

C++运算符

在C++编程中，运算符就像是数学中的加减乘除符号，它们告诉计算机执行特定的操作。C++提供了很多这样的符号，我们可以将它们分为几大类：

  1. 算术运算符：就像我们在数学课上学的那样，用来做加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）等计算的符号。

  2. 关系运算符：这些符号用来比较两个值，比如看一个值是否大于（>）、小于（<）、等于（==）另一个值。

  3. 逻辑运算符：这些符号用来处理真（true）或假（false）的情况，比如“并且”（&&）表示两个条件都必须为真，结果才为真；“或者”（||）表示只要有一个条件为真，结果就为真。

  4. 位运算符：这些符号在二进制层面上操作数据，比如将两个数的二进制表示进行“与”（&）、“或”（|）操作。

  5. 赋值运算符：这个符号（=）用来给变量赋值，比如将一个值赋给一个变量。

  6. 杂项运算符：还有一些其他的符号，比如访问对象成员的点（.）运算符，或者取地址的与（&）运算符。

接下来的内容会详细解释这些运算符是如何工作的，帮助你更好地理解如何在C++中使用它们。简而言之，运算符就是编程语言中的“动词”，它们告诉计算机要执行什么样的操作。

在学习 C++ 编程时，我们经常需要使用各种运算符来进行计算和逻辑判断。下面，我们来解释一下这些常见的运算符。

算术运算符

这些运算符用于基本的数学计算，就像我们日常生活中的加减乘除。

  • + 加号：把两个数相加。

    例子：A + B，如果 A 是 10，B 是 20，那么结果是 30。

  • - 减号：从第一个数中减去第二个数。

    例子：A - B，结果是 -10。

  • * 乘号：把两个数相乘。

    例子：A * B，结果是 200。

  • / 除号：用第一个数除以第二个数。

    例子：B / A，结果是 2。

  • % 取模：求两个整数相除的余数。

    例子：B % A，结果是 0。

  • ++ 自增：把变量的值增加 1。

    例子：A++，如果 A 原本是 10，执行后变为 11。

  • -- 自减：把变量的值减少 1。

    例子：A--，执行后 A 变为 9。

示例程序：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 21;
    int b = 10;

    cout << "a + b = " << a + b << endl; // 输出 31
    cout << "a - b = " << a - b << endl; // 输出 11
    cout << "a * b = " << a * b << endl; // 输出 210
    cout << "a / b = " << a / b << endl; // 输出 2
    cout << "a % b = " << a % b << endl; // 输出 1

    int c = 10;
    cout << "c++ = " << c++ << endl; // 输出 10，然后 c 变为 11
    c = 10;
    cout << "c-- = " << c-- << endl; // 输出 10，然后 c 变为 9

    return 0;
}

关系运算符

这些运算符用于比较两个值之间的大小关系，结果是 真（true） 或 假（false）。

  • == 等于：判断两个值是否相等。

    例子：A == B，如果 A 是 10，B 是 20，结果为 false。

  • != 不等于：判断两个值是否不相等。

    例子：A != B，结果为 true。

  • > 大于：判断左边的值是否大于右边的值。

    例子：A > B，结果为 false。

  • < 小于：判断左边的值是否小于右边的值。

    例子：A < B，结果为 true。

  • >= 大于等于：判断左边的值是否大于或等于右边的值。

  • <= 小于等于：判断左边的值是否小于或等于右边的值。

示例程序：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 21;
    int b = 10;

    if (a == b)
        cout << "a 等于 b" << endl;
    else
        cout << "a 不等于 b" << endl;

    if (a < b)
        cout << "a 小于 b" << endl;
    else
        cout << "a 不小于 b" << endl;

    if (a > b)
        cout << "a 大于 b" << endl;
    else
        cout << "a 不大于 b" << endl;

    a = 5;
    b = 20;

    if (a <= b)
        cout << "a 小于或等于 b" << endl;

    if (b >= a)
        cout << "b 大于或等于 a" << endl;

    return 0;
}

逻辑运算符

这些运算符用于连接多个条件，形成更复杂的逻辑判断。

  • && 逻辑与：当 两个条件都为真，结果才为真。

    例子：(A && B)，只有当 A 和 B 都为真，结果才为 true。

  • || 逻辑或：当 至少一个条件为真，结果为真。

    例子：(A || B)，只要 A 或 B 其中一个为真，结果就是 true。

  • ! 逻辑非：对条件取反，真变假，假变真。

    例子：!(A && B)，如果 (A && B) 为真，取反后结果为 false。

示例程序：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 5;
    int b = 20;

    if (a && b)
        cout << "a 和 b 都为真" << endl;

    if (a || b)
        cout << "a 或 b 至少一个为真" << endl;

    a = 0;
    b = 10;

    if (a && b)
        cout << "a 和 b 都为真" << endl;
    else
        cout << "a 和 b 不全为真" << endl;

    if (!(a && b))
        cout << "a 和 b 不全为真（取反后为真）" << endl;

    return 0;
}

位运算符

位运算符用于直接操作二进制位，常用于底层编程或性能优化。

  • & 按位与：对应位都为 1，结果才为 1。

  • | 按位或：对应位只要有一个为 1，结果就是 1。

  • ^ 按位异或：对应位不同，结果为 1，相同为 0。

  • ~ 按位取反：把每一位都取反，0 变 1，1 变 0。

  • << 左移：把二进制位向左移动，右边补 0。

  • >> 右移：把二进制位向右移动，左边根据符号位补 0 或 1。

示例程序：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    unsigned int a = 60; // 二进制：0011 1100
    unsigned int b = 13; // 二进制：0000 1101
    int c = 0;

    c = a & b; // 12，二进制：0000 1100
    cout << "a & b = " << c << endl;

    c = a | b; // 61，二进制：0011 1101
    cout << "a | b = " << c << endl;

    c = a ^ b; // 49，二进制：0011 0001
    cout << "a ^ b = " << c << endl;

    c = ~a; // 对 a 取反
    cout << "~a = " << c << endl;

    c = a << 2; // 左移 2 位
    cout << "a << 2 = " << c << endl;

    c = a >> 2; // 右移 2 位
    cout << "a >> 2 = " << c << endl;

    return 0;
}

赋值运算符

这些运算符用于给变量赋值，并可以结合其他操作。

  • = 赋值：把右边的值赋给左边的变量。

    例子：c = a + b。

  • += 加且赋值：c += a 等同于 c = c + a。

  • -= 减且赋值：c -= a 等同于 c = c - a。

  • *= 乘且赋值：c *= a 等同于 c = c * a。

  • /= 除且赋值：c /= a 等同于 c = c / a。

  • %= 取模且赋值：c %= a 等同于 c = c % a。

  • <<= 左移且赋值：c <<= 2 等同于 c = c << 2。

  • >>= 右移且赋值：c >>= 2 等同于 c = c >> 2。

  • &= 按位与且赋值：c &= 2 等同于 c = c & 2。

  • ^= 按位异或且赋值：c ^= 2 等同于 c = c ^ 2。

  • |= 按位或且赋值：c |= 2 等同于 c = c | 2。

示例程序：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 21;
    int c;

    c = a;
    cout << "c = " << c << endl; // 输出 21

    c += a;
    cout << "c += a，c = " << c << endl; // 输出 42

    c -= a;
    cout << "c -= a，c = " << c << endl; // 输出 21

    c *= a;
    cout << "c *= a，c = " << c << endl; // 输出 441

    c /= a;
    cout << "c /= a，c = " << c << endl; // 输出 21

    c = 200;
    c %= a;
    cout << "c %= a，c = " << c << endl; // 输出 11

    c <<= 2;
    cout << "c <<= 2，c = " << c << endl; // 输出 44

    c >>= 2;
    cout << "c >>= 2，c = " << c << endl; // 输出 11

    c &= 2;
    cout << "c &= 2，c = " << c << endl; // 输出 2

    c ^= 2;
    cout << "c ^= 2，c = " << c << endl; // 输出 0

    c |= 2;
    cout << "c |= 2，c = " << c << endl; // 输出 2

    return 0;
}

其他运算符

  • sizeof 求大小：返回数据类型或变量所占的字节数。

    例子：sizeof(int) 返回 4。

  • ?: 条件运算符（三目运算符）：根据条件返回不同的值。

    例子：int max = (a > b) ? a : b;，如果 a > b 为真，max 等于 a，否则等于 b。

  • , 逗号运算符：可以在一行中执行多个表达式，返回最后一个表达式的值。

  • . 和 -> 成员访问运算符：用于访问对象或指针的成员。

    例子：object.member，pointer->member。

  • (type) 类型转换：将一个值转换为指定的类型。

    例子：int x = (int)3.14;，x 的值为 3。

  • & 取地址运算符：获取变量的内存地址。

    例子：int *p = &a;，p 指向 a 的地址。

  • * 指针解引用运算符：访问指针所指向的变量的值。

    例子：int value = *p;，value 等于 p 所指向的变量的值。