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cpp:operators

國立屏東大學 資訊工程學系 物件導向程式設計

5. 運算子


5.0.1 算術運算子

算術運算子就如同我們一般在數學式子中,所使用的運算符號,例如加減乘除等。table 1為C/C++語言支援的算術運算子:

operator 意義 unary/binary
+ unary
- unary
+ 加法 binary
- 減法 binary
* 乘法 binary
/ 除法 binary
% 餘除 binary
Tab. 1: Arithmetic Operators

5.0.2 指定運算子

等號「=」被稱為C/C++語言的指定運算子(assignment operator),用以將等號右方的值指定(assign)給等號左方,我們將其稱為是右關聯(right associativity)的運算子。例如:

  • i = 5;
  • j = i;
  • k = 10 * i + j;

要注意的是,若等號左右兩邊的資料型態不一致時,C/C++語言會進行自動的型態轉換,例如:

假設宣告有:

int i;
float j;
 
i = 83.34f; // i = 83
 
j = 136;    // j=136.0

在一個運算式中,有時可以出現一個以上的等號,例如:

  • i = j = k = 0;

等同於

  1. k=0;
  2. j=(k=0);
  3. i=(j=(k=0));

請考慮以下的程式片段,想想看其輸出結果為何?

i = 1;
k = 1 + (j=i);
cout << i << ", " << j << ", " << k << endl;

5.0.3 複合指定運算子

假設i=3,考慮以下的運算式:

  • i = i + 2;

其結果是先進行等號右邊的運算,得到結果為5後,將數值5給定到等號左邊的變數i,因此,最後i的值等於5。針對這種情形,C/C++語言提供複合指定(compound assignment)運算子,例如 「+=」,上面的運算式可重寫為:

  • i += 2;

其它常見的複合指定運算子,還有 -=, *=, /=與 %=。這些複合指定運算子為右關聯,請考慮下列的運算式:

  • i += j += k;

等同於

  • i += ( j += k);

5.0.4 遞增與遞減運算子

當我們需要將某個變數的值遞增時,可以寫做:

i = i + 1; 或 i += 1;

但是C/C++語言還提供++與--這兩個運算子,分別是

  • ++,遞增(increment)運算子
  • --,遞減(decrement)運算子

我們可以把i=i+1或i+=1,改寫為:

i++;

同理,還有i- -可以遞減i的數值。但是++與- -可以選擇為prefix operator或postfix operator,視其寫在變數的前面或後面而定。放在前面,例如++i,會先遞增i的數值,然後再傳回新的i的數值;但寫在後面,例如i++則會先傳回i現有的數值,然後才將i的值遞增。

考慮以下的程式碼,想想看輸出的結果為何?

i=1;
cout << ++i << endl;
cout << i << endl;
cout << i++ << endl;
cout << i << endl;

5.0.5 sizeof運算子

sizeof運算子可以計算型態或變數等的記憶體空間,其用法有二:在sizeof後接一組括號並在其中放置要計算空間的對象,或者直接在sizeof後放置欲計算空間的對象(無須括號),請參考下例:

using namespace std;
#include <iostream>
 
int main()
{
  char *month[]= {"January", "February", "March", "April", "May", "June",
      "July", "August", "September", "October", "November", "December" };
 
  cout << "Size of char type = " << sizeof(char) << " byte." << endl;
  cout << "Size of month array = " << sizeof month << " bytes." << endl;
 
  return 0;
}

5.0.6 關係運算子

關係運算子是一個二元的運算子,用以判斷兩個運算元(數值、函式、變數或運算式)之間的關係,其可能的關係有﹕大於、小於、等於、或不等於。C/C++語言提供以下的關係運算子,如table 2

符號 範例 意義
> a > b a 是否大於 b
< a < b a 是否小於 b
>= a >= b a 是否大於或等於 b
<= a <= b a 是否小於或等於 b
Tab. 2: Relational Operators

雖然我們已經提過:C/C++語言將數值0視為false,並將其它所有非0的數值視為true。但關係運算子會以數值0代表運算結果為false,以數值1代表true。還要注意關係運算子較算術運算子的優先順序低,所以像是 x + y < i - j 等同於 ( x + y ) < ( i - j )。在C/C++語言中,x < y < z等同於 ( x < y ) < z,因為關係運算子為左關聯。假設x=1, y=3, z=5: x<y<z ⇒ ( x < y ) <z ⇒ 1 < z ⇒ 1。要注意的是C++已提供了bool型態,因此也可以直接使用true或false來代表運算的結果。

5.0.7 相等運算子

相等運算子是一個binary運算子,用以判斷兩個運算元(數值、函式、變數或運算式)之值是否相等。C/C++語言提供以下的關係運算子,如table 3

符號 範例 意義
== a == b a 是否等於 b
!= a != b a 是否不等於 b
Tab. 3: Equality Operators

同樣地,相等運算子會以數值0代表運算結果為false,以數值1代表true。還要注意相等運算子與關係運算子一樣,其優先順序都較算術運算子來得低。

<note important>是 == , 不是 = 。 千萬不要將比較兩數是否相等的==寫成=,這實在是一個常常會遇到的錯誤!建議您以後如果遇到程式執行結果錯誤,但找不出任何問題時,試試檢查一下所有的 = 與 ==,有很高的機會可以改正您的程式。</note>

5.0.8 邏輯運算子/Logical Operator

邏輯運算子共有以下三種,如table 4

符號 意義 unary or binary
! NOT unary
&& AND binary
|| OR binary
Tab. 4: Logical Operators

其運算結果請參考table 5的真值表:

X Y NOT X X AND Y X OR Y
0 0 1 0 0
0 1 0 1
1 0 0 0 1
1 1 1 1
Tab. 5: Truth Table


假設變數score代表c語言的修課成績,以下的邏輯運算即為檢查成績是否介於0~100:

((score >= 0) && (score <=100))


5.0.9 條件運算子

C/C++語言還有提供一種特別的運算子,稱為條件運算子(conditional operator),可依條件決定運算式的傳回值,其語法如下:

expression1 ? expression2 : expression3

運算式的運算結果expression1的值為true(非0的數值)或false(數值0)而定,當expression1為true時,傳回expression2的值;否則當expression1為false時,傳回expression3的值。事實上,這等同於下面的if敘述:

if (expression1)
   result = expression2;
else
   result = expression3;

條件式敘述有可能是因為像「如果expression為真則…. 否則….」這樣的述敘,在程式中出現的機會很高的緣故吧!請參考以下的應用:

int x=1, y=2, z;
if(x>y)
   z=x;
else
   z=y;

上面這段程式碼是令z為x與y兩者中較大的值,如果以條件運算式改寫,則只要寫成

z= x>y ? x: y; 
即可,是不是簡化很多?下面這行程式,假設score為學生成績,則可以簡單地檢查score是否大於100,若超過100則以100分計。

score = score > 100 ? 100 : score ; 


5.0.10 優先順序與關聯性

我們將C/C++的運算子之優先順序與關聯性彙整於table 6

運算子 符號
一元運算子 +(正)、-(負)、++、--、!(NOT)、sizeof
算術運算子(乘除) *、/、%
算術運算子(加減) +、-
關係運算子 >=、<=、>、<
相等運算子 ==、!=
邏輯運算子 &&、||
條件運算子 ?:
指定運算子 =、*=、/=、%=、+=、-=
Tab. 6: 各運算子的優先順序(由高至低)


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