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03.C++运算符

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发布时间:2025-09-24 15:45:01

03.运算符

目录介绍

3.1 运算符介绍
3.2 算术运算符
- 3.2.1 加减乘除
- 3.2.2 取模
- 3.2.3 递增
3.3 赋值运算符
3.4 比较运算符
3.5 逻辑运算符
- 3.5.1 逻辑非
- 3.5.2 逻辑与
- 3.5.3 逻辑或
3.6 位运算符
3.7 运算符优先级
3.8 sizeof运算符
- 3.8.1 sizeof介绍
- 3.8.2 基本用法
- 3.8.3 sizeof与数组
- 3.8.4 sizeof与结构体
- 3.8.5 sizeof与类
- 3.8.6 sizeof与指针
- 3.8.7 sizeof与字符串
- 3.8.8 sizeof动态内存
3.9 练习题
- 3.9.5 计算数据内存大小

3.1 运算符介绍

作用：用于执行代码的运算

本章我们主要讲解以下几类运算符：

运算符类型	作用
算术运算符	用于处理四则运算
赋值运算符	用于将表达式的值赋给变量
比较运算符	用于表达式的比较，并返回一个真值或假值
逻辑运算符	用于根据表达式的值返回真值或假值

3.2 算术运算符

作用：用于处理四则运算

算术运算符包括以下符号：

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;

当操作数的类型不同时，C++会进行隐式类型转换以匹配操作数的类型。在进行算术运算时，确保操作数的类型和运算结果的类型是符合预期的，以避免数据丢失或错误的结果。

3.2.1 加减乘除

示例1：加减乘除

int main() {
    int a1 = 10;
    int b1 = 3;
    cout << a1 + b1 << endl;
    cout << a1 - b1 << endl;
    cout << a1 * b1 << endl;
    cout << a1 / b1 << endl;  //两个整数相除结果依然是整数

    int a2 = 10;
    int b2 = 20;
    cout << a2 / b2 << endl;

    int a3 = 10;
    int b3 = 0;
    //cout << a3 / b3 << endl; //报错，除数不可以为0

    //两个小数可以相除
    double d1 = 0.5;
    double d2 = 0.25;
    cout << d1 / d2 << endl;
    return 0;
}

3.2.2 取模

示例2：取模

int main() {
    int a1 = 10;
    int b1 = 3;
    cout << a1 % b1 << endl;

    int a2 = 10;
    int b2 = 20;
    cout << a2 % b2 << endl;

    int a3 = 10;
    int b3 = 0;
    cout << a3 % b3 << endl; //取模运算时，除数也不能为0

    //两个小数不可以取模
    double d1 = 3.14;
    double d2 = 1.1;
    //cout << d1 % d2 << endl;
    return 0;
}

3.2.3 递增

示例3：递增

int main() {
    //后置递增
    int a = 10;
    a++; //等价于a = a + 1
    cout << a << endl; // 11

    //前置递增
    int b = 10;
    ++b;
    cout << b << endl; // 11

    //区别
    //前置递增先对变量进行++，再计算表达式
    int a2 = 10;
    int b2 = ++a2 * 10;
    cout << b2 << endl;

    //后置递增先计算表达式，后对变量进行++
    int a3 = 10;
    int b3 = a3++ * 10;
    cout << b3 << endl;
    return 0;
}

3.3 赋值运算符

作用：用于将表达式的值赋给变量

赋值运算符包括以下几个符号：

运算符	术语	示例	结果
=	赋值	a=2; b=3;	a=2; b=3;
+=	加等于	a=0; a+=2;	a=2;
-=	减等于	a=5; a-=3;	a=2;
*=	乘等于	a=2; a*=2;	a=4;
/=	除等于	a=4; a/=2;	a=2;
%=	模等于	a=3; a%2;	a=1;

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // =
    int a = 10;
    a = 100;
    cout << "a = " << a << endl;

    // +=
    a = 10;
    a += 2; // a = a + 2;
    cout << "a = " << a << endl;

    // -=
    a = 10;
    a -= 2; // a = a - 2
    cout << "a = " << a << endl;

    // *=
    a = 10;
    a *= 2; // a = a * 2
    cout << "a = " << a << endl;

    // /=
    a = 10;
    a /= 2;  // a = a / 2;
    cout << "a = " << a << endl;

    // %=
    a = 10;
    a %= 2;  // a = a % 2;
    cout << "a = " << a << endl;
    return 0;
}

3.4 比较运算符

作用：用于表达式的比较，并返回一个真值或假值

比较运算符有以下符号：

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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

//比较运算符
int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    cout << (a == b) << endl; // 0
    cout << (a != b) << endl; // 1
    cout << (a > b) << endl; // 0
    cout << (a < b) << endl; // 1
    cout << (a >= b) << endl; // 0
    cout << (a <= b) << endl; // 1
    return 0;
}

3.5 逻辑运算符

作用：用于根据表达式的值返回真值或假值

逻辑运算符有以下符号：

运算符	描述	示例	结果
`&&`	逻辑与	`a && b`	如果a和b都为真，则结果为真，否则为假。
`		`	逻辑或	`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。
`!`	逻辑非	`!a`	如果a为假，则!a为真；如果a为真，则!a为假。

3.5.1 逻辑非

示例1：逻辑非，逻辑非运算符 !：用于取反操作，将真变为假，将假变为真。

int main() {
    int a = 10;
    cout << !a << endl; // 0
    cout << !!a << endl; // 1
    return 0;
}

3.5.2 逻辑与

示例2：逻辑与，逻辑与运算符 &&：当两个操作数都为真时，结果为真；否则结果为假。

int main() {
    int a = 10;
    int b = 10;
    cout << (a && b) << endl;// 1
    a = 10;
    b = 0;
    cout << (a && b) << endl;// 0
    a = 0;
    b = 0;
    cout << (a && b) << endl;// 0
    return 0;
}

3.5.3 逻辑或

示例3：逻辑或，逻辑或运算符 ||：当两个操作数中至少有一个为真时，结果为真；否则结果为假。

//逻辑运算符  --- 或
int main() {
    int a = 10;
    int b = 10;
    cout << (a || b) << endl;// 1
    a = 10;
    b = 0;
    cout << (a || b) << endl;// 1
    a = 0;
    b = 0;
    cout << (a || b) << endl;// 0
    return 0;
}

3.6 位运算符

用于对二进制位进行操作。

运算符	描述	示例
`&`	按位与	`a & b`
`	`	按位或	`a	b`
`^`	按位异或	`a ^ b`
`~`	按位取反	`~a`
`<<`	左移	`a << b`
`>>`	右移	`a >> b`

示例

int m = 5, n = 3; // 5: 0101, 3: 0011
cout << "m & n: " << (m & n) << endl; // 1 (0001)
cout << "m | n: " << (m | n) << endl; // 7 (0111)
cout << "m ^ n: " << (m ^ n) << endl; // 6 (0110)
cout << "~m: " << ~m << endl;         // -6 (补码表示)
cout << "m << 1: " << (m << 1) << endl; // 10 (1010)
cout << "m >> 1: " << (m >> 1) << endl; // 2 (0010)

3.7 运算符优先级

运算符的优先级决定了表达式中运算的顺序。优先级高的运算符先执行。以下是常见运算符的优先级（从高到低）：

()（括号）
++、--（自增、自减）
*、/、%（乘法、除法、取模）
+、-（加法、减法）
<<、>>（左移、右移）
<、<=、>、>=（关系运算符）
==、!=（相等性运算符）
&、|、^（位运算符）
&&、||（逻辑运算符）
=、+=、-= 等（赋值运算符）

3.8 sizeof运算符

3.8.1 sizeof介绍

在 C++ 中，sizeof 是一个运算符，用于获取数据类型或变量所占用的内存大小（以字节为单位）。sizeof 在编译时计算，因此不会影响程序的运行时性能。

3.8.2 基本用法

sizeof 可以用于以下两种形式：

sizeof(类型)：获取某种数据类型的大小。
sizeof(表达式)：获取表达式结果类型的大小。

3.8.3 sizeof与数组

sizeof 可以用于计算数组的总大小或数组元素的大小。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    cout << "sizeof(arr): " << sizeof(arr) << " bytes" << endl; // 数组总大小
    cout << "sizeof(arr[0]): " << sizeof(arr[0]) << " bytes" << endl; // 单个元素大小
    cout << "Number of elements in arr: " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl; // 数组元素个数
    return 0;
}

输出：

sizeof(arr): 20 bytes
sizeof(arr[0]): 4 bytes
Number of elements in arr: 5

3.8.4 sizeof与结构体

sizeof 可以用于计算结构体的大小。注意，结构体的大小可能会受到内存对齐的影响。示例

#include <iostream>
using namespace std;

struct Point {
    int x;
    int y;
};

struct PackedPoint {
    int x;
    int y;
} __attribute__((packed)); // 取消内存对齐（仅在某些编译器中有效）

int main() {
    cout << "sizeof(Point): " << sizeof(Point) << " bytes" << endl;
    cout << "sizeof(PackedPoint): " << sizeof(PackedPoint) << " bytes" << endl;

    return 0;
}

输出：

sizeof(Point): 8 bytes
sizeof(PackedPoint): 8 bytes

3.8.5 sizeof与类

sizeof 可以用于计算类的大小。类的大小包括成员变量的大小，并可能受到内存对齐和虚函数表（如果有虚函数）的影响。示例

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
    int a;
    double b;
};

class MyClassWithVirtual {
    int a;
    double b;
    virtual void foo() {}
};

int main() {
    cout << "sizeof(MyClass): " << sizeof(MyClass) << " bytes" << endl;
    cout << "sizeof(MyClassWithVirtual): " << sizeof(MyClassWithVirtual) << " bytes" << endl;

    return 0;
}

输出：

sizeof(MyClass): 16 bytes
sizeof(MyClassWithVirtual): 24 bytes

3.8.6 sizeof与指针

sizeof 用于指针时，返回指针本身的大小，而不是指针指向的对象的大小。示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int* ptr = nullptr;
    cout << "sizeof(ptr): " << sizeof(ptr) << " bytes" << endl;

    return 0;
}

输出：

sizeof(ptr): 8 bytes

3.8.7 sizeof与字符串

sizeof 用于字符串时，返回字符串数组的大小，而不是字符串的长度。示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char str[] = "Hello";
    cout << "sizeof(str): " << sizeof(str) << " bytes" << endl; // 包括 ''
    cout << "strlen(str): " << strlen(str) << " characters" << endl; // 不包括 ''

    return 0;
}

输出：

sizeof(str): 6 bytes
strlen(str): 5 characters

3.8.8 sizeof动态内存

sizeof 不能用于计算动态分配内存的大小，因为它只能计算编译时已知的类型或变量的大小。示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int* arr = new int[10];
    cout << "sizeof(arr): " << sizeof(arr) << " bytes" << endl; // 指针大小，不是数组大小
    delete[] arr;

    return 0;
}

输出：

sizeof(arr): 8 bytes

3.9 练习题

3.9.5 计算数据内存大小

作用：利用sizeof关键字可以==统计数据类型所占内存大小==

语法： sizeof( 数据类型 / 变量)

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "short 类型所占内存空间为： " << sizeof(short) << endl;
    cout << "int 类型所占内存空间为： " << sizeof(int) << endl;
    cout << "long 类型所占内存空间为： " << sizeof(long) << endl;
    cout << "long long 类型所占内存空间为： " << sizeof(long long) << endl;
    return 0;
}
//short 类型所占内存空间为： 2
//int 类型所占内存空间为： 4
//long 类型所占内存空间为： 8
//long long 类型所占内存空间为： 8