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【C++基础】运算符和流程控制语句

C++中的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
    • 2. C++中的位运算符
      • 2.1 移位运算符
      • 2.2 位逻辑运算符
    • 3. 运算时的类型转换总结
      • 3.1 隐式类型转换
      • 3.2 显式类型转换(强制类型转换)
    • 4. 注意
  • 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
    • 2. 跳转语句goto

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:
在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述

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
switchC++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。

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