常见运算符 - Vafail的个人博客

导言#

运算符是编程语言中用于执行特定操作的符号或关键字。在C++中，运算符的使用广泛且多样，掌握运算符的使用对于编写高效、简洁的代码至关重要。本教案旨在全面介绍C++中的各种运算符，帮助学习者深入理解和灵活运用。

运算符概述#

运算符（Operator） 是用来对变量进行操作的符号或函数。C++中的运算符可分为多种类型，每种运算符具有特定的功能和使用规则。运算符可以单目（仅操作一个操作数）、双目（操作两个操作数）、甚至三目（操作三个操作数）等。

运算符分类#

C++中的运算符可以根据功能和使用方式分为以下几类：

1. 算术运算符#

用于执行基本的数学计算。

运算符	描述	示例
`+`	加法	`a + b`
`-`	减法	`a - b`
`*`	乘法	`a * b`
`/`	除法	`a / b`
`%`	取模（求余数）	`a % b`
`++`	自增（前缀/后缀）	`++a`, `a++`
`--`	自减（前缀/后缀）	`--a`, `a--`

示例：

1
int a = 10, b = 3;
2
int sum = a + b;    // 13
3
int diff = a - b;   // 7
4
int prod = a * b;   // 30
5
int div = a / b;    // 3
6
int mod = a % b;    // 1
7
a++;                // a = 11
8
--b;                // b = 2

2. 关系运算符#

用于比较两个值之间的关系，返回布尔值（true 或 false）。

运算符	描述	示例
`==`	等于	`a == b`
`!=`	不等于	`a != b`
`>`	大于	`a > b`
`<`	小于	`a < b`
`>=`	大于或等于	`a >= b`
`<=`	小于或等于	`a <= b`

示例：

1
int a = 5, b = 10;
2
bool result1 = (a == b); // false
3
bool result2 = (a < b);  // true
4
bool result3 = (a >= b); // false

3. 逻辑运算符#

用于组合或反转布尔表达式，返回布尔值。

运算符	描述	示例
`&&`	逻辑与（AND）	`a && b`
`		`
`!`	逻辑非（NOT）	`!a`

示例：

1
bool a = true, b = false;
2
bool result1 = a && b; // false
3
bool result2 = a || b; // true
4
bool result3 = !a;     // false

4. 位运算符#

用于按位操作整数类型的二进制位。

运算符	描述	示例
`&`	按位与	`a & b`
`	`	按位或
`^`	按位异或（不等时为1）	`a ^ b`
`~`	按位取反	`~a`
`<<`	左移	`a << 2`
`>>`	右移	`a >> 2`

示例：

1
int a = 5;  // 二进制：0101
2
int b = 3;  // 二进制：0011
3
int andResult = a & b; // 1 (0001)
4
int orResult = a | b;  // 7 (0111)
5
int xorResult = a ^ b; // 6 (0110)
6
int notResult = ~a;    // -6 (补码)
7
int leftShift = a << 1; // 10 (1010)
8
int rightShift = a >> 1; // 2 (0010)

5. 赋值运算符#

用于向变量赋值。

运算符	描述	示例
`=`	简单赋值	`a = b`
`+=`	加后赋值	`a += b`
`-=`	减后赋值	`a -= b`
`*=`	乘后赋值	`a *= b`
`/=`	除后赋值	`a /= b`
`%=`	取模后赋值	`a %= b`
`&=`	按位与后赋值	`a &= b`
`	=`	按位或后赋值
`^=`	按位异或后赋值	`a ^= b`
`<<=`	左移后赋值	`a <<= 2`
`>>=`	右移后赋值	`a >>= 2`

示例：

1
int a = 5;
2
int b = 3;
3
a += b; // a = 8
4
a *= 2; // a = 16
5
a &= b; // a = 16 & 3 = 0

6. 复合赋值运算符#

结合赋值与其他运算的运算符（如上表中所示的+=, -=, 等）。

示例：

1
int a = 10;
2
a += 5; // 等同于 a = a + 5; 结果 a = 15

7. 条件运算符#

用于基于条件选择值。

运算符	描述	示例
`?:`	条件（三目）运算符	`a ? b : c`

示例：

1
int a = 10, b = 20, c;
2
c = (a > b) ? a : b; // c = 20

8. 递增和递减运算符#

用于增加或减少变量的值，前缀和后缀形式。

运算符	描述	示例
`++`	自增（前缀/后缀）	`++a`, `a++`
`--`	自减（前缀/后缀）	`--a`, `a--`

示例：

1
int a = 5;
2
int b = ++a; // a = 6, b = 6
3
int c = a--; // a = 5, c = 6

9. 指针运算符#

用于操作指针。

运算符	描述	示例
`*`	间接访问（解引用）	`*ptr`
`&`	取地址	`&a`
`->`	成员访问（指向对象的指针）	`ptr->member`
`[]`	数组下标访问	`arr[2]`

示例：

1
int a = 10;
2
int *ptr = &a;
3
int value = *ptr; // value = 10

10. 成员访问运算符#

用于访问类或结构体的成员。

运算符	描述	示例
`.`	直接成员访问	`object.member`
`->`	指向成员的指针访问	`ptr->member`
`::*`	指向成员的指针（成员指针操作符）	`Class::*ptr`

示例：

1
struct Point {
2
    int x;
3
    int y;
4
};
5

6
Point p = {10, 20};
7
Point *ptr = &p;
8
int a = p.x;      // 使用 . 运算符
9
int b = ptr->y;  // 使用 -> 运算符

11. 其他运算符#

运算符	描述	示例
`sizeof`	返回变量或类型所占字节数	`sizeof(int)`
`?:`	条件（三目）运算符	`a ? b : c`
`,`	逗号运算符	`a = (b, c)`
`typeid`	运行时类型信息运算符	`typeid(a)`
`new`	动态内存分配	`int *ptr = new int;`
`delete`	动态内存释放	`delete ptr;`

示例：

1
int a = 5;
2
int size = sizeof(a); // size = 4 (通常)
3
int b, c;
4
b = (a++, a + 2); // a = 6, b = 8

运算符优先级与结合性#

运算符的优先级决定了在没有括号明确指定的情况下，哪一个运算符先被计算。结合性则决定了运算符在具有相同优先级时的计算顺序（从左到右或从右到左）。

优先级表#

以下是C++运算符的优先级从高到低的简要概览：

优先级	运算符类别	运算符	结合性	备注
1	范围解析运算符	`::`	左到右	用于访问命名空间或类的成员
2	后缀运算符	`()`, `[]`, `.`, `->`, `++`(后置), `--`(后置)	左到右	包含函数调用、数组下标、成员访问
3	一元运算符	`+`, `-`, `!`, `~`, `++`(前置), `--`(前置), `*`(解引用), `&`(取地址), `sizeof`, `typeid`	右到左	适用于单个操作数的运算符
4	乘法运算符	`*`, `/`, `%`	左到右	乘法、除法和取模运算
5	加法运算符	`+`, `-`	左到右	加法和减法运算
6	移位运算符	`<<`, `>>`	左到右	位左移和位右移
7	关系运算符	`<`, `<=`, `>`, `>=`	左到右	比较运算符
8	相等运算符	`==`, `!=`	左到右	判断相等与不相等
9	位与运算符	`&`	左到右	按位与
10	位异或运算符	`^`	左到右	按位异或
11	位或运算符	`	`	左到右
12	逻辑与运算符	`&&`	左到右	逻辑与
13	逻辑或运算符	`		`
14	条件运算符	`?:`	右到左	条件（三目）运算符
15	赋值运算符	`=`, `+=`, `-=`, `*=`, `/=`, `%=`, `&=`, `	=`,` ^=`,` <<=`,` >>=`	右到左
16	逗号运算符	`,`	左到右	逗号用于表达式中多个操作

表格说明#

优先级：数字越小，优先级越高。即优先级为1的运算符最先被计算。
运算符类别：运算符的功能分类，帮助理解不同类型运算符的用途。
运算符：具体的C++运算符符号。
结合性：当表达式中出现多个相同优先级的运算符时，决定运算顺序的规则。左到右表示从左侧的操作数开始，右到左表示从右侧的操作数开始。
备注：对运算符类别或特定运算符的简要说明。

运算符重载#

运算符重载（Operator Overloading） 允许开发者为自定义类型（如类和结构体）定义或改变运算符的行为，使其表现得像内置类型一样。这提高了代码的可读性和可维护性。

运算符重载的规则#

可重载运算符：几乎所有的运算符都可以被重载，但如 ::, ?:, sizeof 等运算符不能被重载。
至少一个操作数必须是用户定义类型：即至少有一个操作数是类、结构体或联合体类型。
运算符重载不改变运算符的优先级、结合性和操作数数量。

运算符重载的基本语法#

运算符可以作为成员函数或友元函数进行重载。

成员函数重载示例：

1
class Complex {
2
public:
3
    double real, imag;
4

5
    Complex operator+(const Complex &c) {
6
        Complex temp;
7
        temp.real = real + c.real;
8
        temp.imag = imag + c.imag;
9
        return temp;
10
    }
11
};

友元函数重载示例：

1
class Complex {
2
public:
3
    double real, imag;
4

5
    friend Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2);
6
};
7

8
Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2) {
9
    Complex temp;
10
    temp.real = c1.real + c2.real;
11
    temp.imag = c1.imag + c2.imag;
12
    return temp;
13
}

常见的重载运算符#

算术运算符：+, -, *, /, %
关系运算符：==, !=, <, >, <=, >=
逻辑运算符：&&, ||, !
赋值运算符：=, +=, -=, *=, /=
输入输出运算符：<<, >>
索引运算符：[]
函数调用运算符：()

示例：

1
#include <iostream>
2
using namespace std;
3

4
class Complex {
5
public:
6
    double real, imag;
7

8
    Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}
9

10
    // 重载 + 运算符
11
    Complex operator+(const Complex &c) {
12
        return Complex(real + c.real, imag + c.imag);
13
    }
14

15
    // 重载 << 运算符（作为友元函数）
16
    friend ostream& operator<<(ostream &out, const Complex &c);
17
};
18

19
ostream& operator<<(ostream &out, const Complex &c) {
20
    out << c.real << " + " << c.imag << "i";
21
    return out;
22
}
23

24
int main() {
25
    Complex c1(1.2, 3.4);
26
    Complex c2(5.6, 7.8);
27
    Complex c3 = c1 + c2;
28
    cout << "c1 + c2 = " << c3 << endl; // 输出: c1 + c2 = 6.8 + 11.2i
29
    return 0;
30
}

导言#

运算符概述#

运算符分类#

1. 算术运算符#

2. 关系运算符#

3. 逻辑运算符#

4. 位运算符#

5. 赋值运算符#

6. 复合赋值运算符#

7. 条件运算符#

8. 递增和递减运算符#

9. 指针运算符#

10. 成员访问运算符#

11. 其他运算符#

运算符优先级与结合性#

优先级表#

表格说明#

运算符重载#

运算符重载的规则#

运算符重载的基本语法#

常见的重载运算符#

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