表达式

在前面文章中，多次提到表达式，他大量的出现在程序中，这篇文章将着重分析表达式。表达式由一个或多个操作数通过操作符组合而成。最简单的表达式仅包含一个字面值常量或者变量。较复杂的表达式则由操作符以及一个或多个操作数构成。

每个表达式都会产生一个结果。如果表达式中没有操作符，则其结果就是操作数本身（例如，字面值常量或变量）的值。

操作数：该操作符执行什么操作以及操作结果的类型——取决于操作数的类型。C++提供了一元操作符，二元操作符两种操作符和三元操作符。作用在一个操作数上的操作符称为一元操作符，如取地址操作符（&）和解引用操作符（*）；而二元操作符则作用于两个操作数上，如加法操作符(+)和减法操作符(-)。我们将在下面一一介绍。

1.算术操作符

下表按优先级来对操作符进行分组：



正负一元优先级最高，然后是乘除，最后是加减。这些算术操作符都是左结合。这就意味着当操作符的优先级相同时，这些操作符从左向右依次与操作数结合。

2.关系操作符和逻辑操作符



以上操作符返回的都是bool值。

3.位操作符

位操作符使用整型的操作数。位操作符将其整型操作数视为二进制位的集合，为每一位提供检验和设置的功能。另外，这类操作符还可用于bitset 类型(后面将会讲到)的操作数，该类型具有这里所描述的整型操作数的行为。

对于位操作符，由于系统不能确保如何处理其操作数的符号位，所以强烈建议使用unsigned 整型操作数。



上表中我主要就谈下<<和>>，其他的操作符过于简单我就不说了（翻翻基本课本就OK了）。

<< 和 >> 操作符提供移位操作，其右操作数标志要移动的位数。这两种操作符将其左操作数的各个位向左（<<）或向右（>>）移动若干个位（移动的位数由其右操作数指定），从而产生新的值，并丢弃移出去的位。那么移位后旧的移出去了，用什么来补空位。左移操作符（<<）在右边插入 0 以补充空位。对于右移操作符（>>），如果其操作数是无符号数，则从左边开始插入 0；如果操作数是有符号数，则插入符号位的副本或者 0 值。移位操作的右操作数不可以是负数，而且必须是严格小于左操作数位数的值。否则，操作的效果未定义。

一见到<<和>>是不是感到以前用到过，没错输入输出是我们经常会用到<<和>>,输入输出标准库（又名IO标准库）重载了位操作符>>和<<。重载的位操作符和内置类型版本具有相同的优先级和结合性。与其他二元操作符一样，它也是左结合的。

4.赋值操作符（=）

赋值表达式的值是其左操作数的值，其结果类型为左操作数的类型。与下标和解引用操作符一样，复制操作也返回左值。但与其他二元操作符不同（前面的>>和<<就是左结合），他是右结合的。



C++ 语言不仅对加法，而且还对其他算术操作符和位操作符提供了这种用法，称为复合赋值操作。复合赋值操作符的一般语法格式为：



其中，op= 可以是下列十个操作符之一：



5.自增和自减操作符（++,---）

如何使用我就不细细讲了，大家可以看看基本书籍，这里我主要强调一个习惯：只有在必要时才使用后置操作符。如果没有特殊要求，尽量使用前自增操作。

原因：因为前置操作需要做的工作更少，只需加1后返回加 1 后的结果即可。而后置操作符则必须先保存操作数原来的值，以便返回未加 1 之前的值作为操作的结果。对于 int 型对象和指针，编译器可优化掉这项额外工作。但是对于更多的复杂迭代器类型，这种额外工作可能会花费更大的代价。因此，养成使用前置操作这个好习惯，就不必操心性能差异的问题。

6.结合性与优先级

结合性	操作符	功能	用法
左结合 左结合 左结合	:: :: ::	全局作用域 类作用域 名字空间作用域	::name class::name namespace::name
左结合 左结合 左结合 左结合 左结合	. -> [] () ()	成员选择 成员选择 下标 函数调用 类型构造	object.member point->member variable[index] function(args) class(args)
右结合 右结合 右结合 右结合 右结合	++ -- typeid typeid 显示强制类型转换	后自增操作 后自减操作 类型ID 运行时ID 类型转换	value++ vValue-- typeid(type) typeid(expr) cast_name<type>(args)
右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合 右结合	sizeof sizeof ++ -- ~ ! - + * & () new delete delete()	对象的大小 类型的大小 前自增 前自减 位求反 逻辑非 一元负号 一元正号 解引用 取地址 类型转换 创造对象 释放对象 释放数组	sizeof expr sizeof(type) ++value --value ~expr !expr -expr +expr *expr &expr (type)expr new type delete expr delete []expr
左结合 左结合	->* .*	指向成员操作的指针 指向成员操作的指针	ptr ->* ptr_to_member obj .*ptr_to_member
左结合 左结合 左结合	* / %	乘法 除法 求模	expr*expr expr/expr expr%expr
左结合 左结合	+ -	加法 减法	expr+expr expr-expr
左结合 左结合	<< >>	位左移 位右移	expr<<expr expr>>expr
左结合 左结合 左结合 左结合	< <= > >=	小于 小于等于 大于 大于等于	expr<expr expr<=expr expr>expr expr>=expr
左结合 左结合	== !=	相等 不相等	expr==expr expr!=expr
左结合	&	位与	expr&expr
左结合	^	位与或	expr^expr
左结合	|	位或	expr|expr
左结合	&&	逻辑与	expr&&expr
左结合	||	逻辑或	expr||expr
右结合	?:	条件操作	expr?:expr:expr
右结合	= *=,/=.%=,+=,-=,<<=,>>=,&=,|=,^=	赋值操作 复合赋值操作	value = expr valu += expr
右结合	throw	抛出异常	throw expr
左结合	，	逗号	expr,expr

上述表格建议新手自己重新打一遍，手打一遍基本上就都记住了

编程好习惯提示：

《C++Primer》认为一个好的程序员书写的代码应该简练，比如：



他们习惯上述写法，而不会像下面：



但是在这里，我想强调一下，我们还需要考虑可读性的问题，现在代码规模都是需要多人完成，我们不仅需要考虑代码的简练，还需要考虑代码的可读性。

最好的解决方法就是，要不然加上圆括号，来明确顺序，要不然可以书写注释



7.new和delete表达式

定义变量时，必须指定其数据类型和名字。而动态创建对象时，只需指定其数据类型，而不必为该对象命名。取而代之的是，new 表达式返回指向新创建对象的指针，我们通过该指针来访问此对象:



上图虽然给指针初始化了，但是pi指向的int整型并没有初始化。

7.1动态创建对象的初始化



7.2 动态创建对象的初始化

如果不提供显式初始化，则和在函数中定义变量的初始化一样，对于类类型的对象，用该类的默认构造函数，内置类型的对象则无初始化。在动态创建对象时，我们一样需要养成对他进行初始化的好习惯。

对于内置类型或没有定义默认构造函数的类型，采用不同初始化方式则有显著的差别，如下图：



注意：值初始化的 () 语法必须置于类型名后面，而不是变量后，如下图：



7.3 创建动态数组

7.3.1 动态数组定义

数组变量通过指定类型、数组名和维数来定义。而动态分配数组时，只需指定类型和数组长度，不必为数组对象命名：



new 表达式需要指定指针类型以及在方括号中给出的数组维数，该维数可以是任意的复杂表达式。创建数组后，new 将返回指向数组第一个元素的指针。在自由存储区中创建的数组对象是没有名字的，程序员只能通过其地址间接地访问堆中的对象。

7.3.2 初始化动态分配的数组

动态分配数组时，如果数组元素具有类类型，将使用该类的默认构造函数实现初始化；如果数组元素是内置类型，则无初始化。

也可使用跟在数组长度后面的一对空圆括号，对数组元素做值初始化



注意：对于动态分配的数组，其元素只能初始化为元素类型的默认值，而不能像数组变量一样，用初始化列表为数组元素提供各不相同的初值。

7.3.3 动态空间的释放



在关键字 delete 和指针之间的空方括号对是必不可少的：它告诉编译器该指针指向的是自由存储区中的数组，而并非单个对象。如果遗漏了空方括号对，这是一个编译器无法发现的错误，将导致程序在运行时出错。

理论上，回收数组时缺少空方括号对，至少会导致运行时少释放了内存空间，从而产生内存泄漏。对于某些系统和/或元素类型，有可能会带来更严重的运行时错误。因此，在释放动态数组时千万别忘了方括号对。

7.4 耗尽内存

尽管现代机器的内存容量越来越大，但是自由存储区总有可能被耗尽。如果程序用完了所有可用的内存，new 表达式就有可能失败。如果 new 表达式无法获取需要的内存空间，系统将抛出名为 bad_alloc 的异常。

7.5 撤销动态创建的对象

动态创建的对象用完后，程序员必须显式地将该对象占用的内存返回给自由存储区。C++ 提供了 delete 表达式释放指针所指向的地址空间

注意：如果指针指向不是用 new 分配的内存地址，则在该指针上使用delete 是不合法的。

C++ 没有明确定义如何释放指向不是用 new 分配的内存地址的指针。



编程好习惯提示：

一旦删除了指针所指向的对象，立即将指针置为0，这样就非常清楚地表明指针不再指向任何对象。因为删除指针后，该指针变成悬垂指针。悬垂指针指向曾经存放对象的内存，但该对象已经不再存在了。悬垂指针往往导致程序错误，而且很难检测出来。

注意;动态内存的管理容易出错

1)删除指向动态分配的内存失败，导致无法将该块返回给系统自由存储区，这种情况被称为“内存泄露”。这种情况大家至少都听过，且他不好避免而且不容易被发现，只有耗尽所有内存时，才会表现出来

2)读写已经删除了的对象如果删除指针所指向的对象之后，将指针置为 0 值，则比较容易检测出这类错误。

3)对同一个内存空间使用两次 delete 表达式。一个对象有个2个指针指向。第一次使用delete释放一个指针将返回对象的内存空间，第二次使用delete第二个指针则自由存储区可能会被破坏。