【C++基础】运算符和流程控制语句

一、运算符

1. C++和Java在通用运算符中的不同之处对比

运算符	C++	Java
取余运算%	两个操作数必须是整数类型	两个操作数可以是浮点型
赋值运算=	运算结果的类型就是左侧运算对象的类型，C++会自动进行隐式转换	运算结果的类型如果和左侧运算对象的类型不一致，需要进行显式转换
逻辑运算符	允许算数类型的数据参与运算	只允许布尔类型的数据参与运算

2. C++中的位运算符

所有的算术类型，占用的空间都是以字节（byte，8位）作为单位来衡量的。在C++中，还有一类非常底层的运算符，可以直接操作到具体的每一位（bit）数据，这就是位运算符。位运算符可以分为两大类：移位运算符，和位逻辑运算符。下面列出了所有位运算符的优先级和用法：

2.1 移位运算符

算术类型的数据对象，都可以看做是一组位的集合。那么利用“位运算符，就可以让运算对象的所有位，整体移动指定的位数。移位运算符有两种：左移运算符<<和右移运算符>>。如下为移位运算符的具体案例：

unsigned char bits = 0xb5;    // 181
cout << hex;    // 以十六进制显示
cout << "0xb5 左移2位：" << (bits << 2) << endl;    // 0x 0000 02d4
cout << "0xb5 左移8位：" << (bits << 8) << endl;    // 0x 0000 b500
cout << "0xb5 左移31位：" << (bits << 31) << endl;    // 0x 8000 0000
cout << "0xb5 右移3位：" << (bits >> 3) << endl;    // 0x 0000 0016cout << dec;
cout << (200 << 3) << endl;    // 乘8操作
cout << (-100 >> 2) << endl;    // 除4操作，一般右移是补符号位

移位运算符的运算规则如下：

1. 较小的整数类型（char、short以及bool）会自动提升成int类型再做移位，得到的结果也是int类型
2. 左移运算符<<将操作数左移之后，在右侧补0；
3. 右移运算符>>将操作数右移之后，对于无符号数就在左侧补0；对于有符号数的操作则要看运行的机器环境，有可能补符号位，也有可能直接补0；
4. 由于有符号数右移结果不确定，一般只对无符号数执行位移操作；

这里解释一下为什么有符号数右移结果不确定，这主要有两个原因：① 有符号数在进行右移动是补的数据是1还是0要根据该数据是正数还是负数来定，正数补0，负数补1② 相同的数据类型在不同的机器环境上的位数是不同的，可能在机器1上的定义正数转移到机器2上就被理解为负数。

2.2 位逻辑运算符

计算机存储的每一个位（bit）都是二进制的，有0和1两种取值，这跟布尔类型的真值表达非常类似。于是自然可以想到，两个位上的0或1都可以执行类似逻辑运算的操作。位逻辑运算符有：按位取反~，位与&，位或|和位异或^。

1. 按位取反~：一元运算符，类似逻辑非。对每个位取反值，也就是把1置为0、0置为1；
2. 位与&：二元运算符，类似逻辑与。两个数对应位上都为1，结果对应位为1；否则结果对应位为0；
3. 位或|：二元运算符，类似逻辑或。两个数对应位上只要有1，结果对应位就为1；如果全为0则结果对应位为0；
4. 位异或^：两个数对应位相同，则结果对应位为0；不同则结果对应位为0；

位逻辑运算的具体案例如下：

// 位逻辑运算
cout << (~5) << endl;    // ~ (0... 0000 0101) = 1... 1111 1010,  -6
cout << (5 & 12) << endl;   // 0101 & 1100 = 0100, 4
cout << (5 | 12) << endl;   // 0101 | 1100 = 1101, 13
cout << (5 ^ 12) << endl;    // 0101 & 1100 = 1001, 9

3. 运算时的类型转换总结

3.1 隐式类型转换

大多数情况，C++编译器可以自动对类型进行转换，不需要我们干涉，这种方式叫做隐式类型转换。隐式类型转换主要发生在算术类型之间，基本思路就是将长度较小的类型转换成较大的类型，这样可以避免丢失精度。隐式类型转换不仅可以在变量赋值时发生，也可以在运算表达式中出现。

隐式类型转换的一般规则可以总结如下：

1. 在大多数算术运算中，较小的整数类型(如bool、char、short)都会转换成int类型。这叫做整数提升；
2. 当表达式中有整型也有浮点型时，整数值会转换成相应的浮点类型；
3. 在条件判断语句中，其它整数类型会转换成布尔类型，即0为false、非0为true；
4. 初始化变量时，初始值转换成变量的类型；
5. 在赋值语句中，右侧对象的值会转换成左侧对象的类型；

3.2 显式类型转换（强制类型转换）

除去自动进行的隐式类型转换，我们也可以显式地要求编译器对数据对象的类型进行更改。这种转换叫做强制类型转换（cast）。比如对于除法运算，我们知道整数除法和浮点数除法是不同的。如果希望对一组整数求一个平均数，直接相加后除以个数是无法得到想要的结果的：

// 求平均数
int total = 20, num = 6;
double avg = total / num;
cout << " avg = " << avg << endl;    // avg = 3

因为两个int类型的数相除，执行的是整数除法，得到3；再转换成double类型对avg做初始化，得到是3.0。如果想要更准确的结果，就必须将int类型强制转换成double，做浮点数除法。

C++中要想进行强制类型转换，主要有以下三种方式：

1. C语言风格：(类型名称) 值
2. C++函数调用风格（推荐）：类型名称 (值)
3. C++强制类型转换运算符：static_cast<类型名称> (值)

案例如下：

// C语言风格
cout << " avg = " << (double) total / num << endl;  
// C++函数风格  
cout << " avg = " << double (total) / num << endl;   
// C++强转运算符
cout << " avg = " << static_cast<double>(total) / num << endl;    

4. 注意

1. 要尽量避免将较大类型的值赋给较小类型的变量，这样很容易出现精度丢失或者数据溢出。
2. 如果希望判断一个整型变量a是否在某个范围（0， 100）内，不能直接写：0 < a < 100；由于小于运算符<满足左结合律，要先计算0 < a，得到一个布尔类型的结果，再跟后面的100进行比较。此时布尔类型做整数提升，不管值是真（1）还是假（0），都会满足 < 100 的判断，因此最终结果一定是true。要想得到正确的结果，需要将两次关系判断拆开，写成逻辑与的关系。

二、流程控制语句

1. C++和Java在通用流程控制语句中的不同之处对比

语句	C++	Java
switch	C++中switch中的条件类型必须是整型	Java中switch中的条件表类型必须是char、byte、short、int、String、enum中的一种

2. 跳转语句goto

goto语句表示无条件地跳转到程序中的另一条语句。goto的语法形式为：

goto 标签;

这里的标签可以认为是一条语句的名字，跟变量类似，只不过它是指代一条语句的标识符。定义标签也非常简单，只要在一条语句前写出标识符，然后跟上冒号就可以了，比如：

begin:  int a = 0;

下面是一个具体的例子：

int x = 0;cout << "程序开始..." << endl;begin:
do
{cout << " x = " << ++x << endl;
} while (x < 10);if (x < 15) {cout << "回到原点！" << endl;goto begin;
}cout << "程序结束！" << endl;

由于goto可以任意跳转，所以它非常灵活，也非常危险。一般在代码中不要使用goto。