【C++ Primer】表达式

一、基础

1、左值和右值：

当一个对象被用作右值的时候，用的是对象的值（内容）；当对象用作左值的时候，用的是对象的身份（在内存中的位置）。

    需要用到左值的地方有：

赋值运算符需要一个左值作为其左侧运算对象，得到的结果也是左值。

取地址符作用与左值对象，返回的指针是右值。

解引用和下标运算符都是左值。

内置类型和迭代器的递增递减运算符作用于左值，得到的结果也是左值。

2、处理复合表达式：

    1）拿不准的时候最好用括号强制让表达式的组合符合逻辑关系（括号无视优先级）。

    2）如果改变了某个运算对象的值，在表达式的其他地方最好不要再使用它。

二、算术运算符

  【Note】:

除数为零）；另一部分则源于计算机的特点（溢出：计算结果超出该类型所能表示的范围）。

%运算符左右的操作数都必须为整型数，否则程序在编译期间会报出错误。取余运算在软件编程中很多场合都非常有用，如判断整数a是不是b的倍数等。
    3）在除法运算中，如果两个运算对象的符号相同则商为正，否则商为负。C++ 新标准规定商一律向0 取整（直接切除小数部分）。如果m%n 不等于0，则它的符号和m 相同。除了-m 导致溢出的特殊情况，其他时候：

    (-m)/n = m/(-n) = -(m/n)，m&(-n) = m&n，(-m)%n = -(m%n)。

    4）：在表达式求值之前，小整数类型的运算对象被提升成较大的整数类型，所有运算对象最终会转换成同一类型。

三、逻辑和关系运算符

【Note】：

逻辑与运算符和逻辑或运算符都是先求左侧运算对象的值再求右侧运算对象的值，当且仅当左侧运算对象无法确定表达式的结果时才会计算右侧运算对象的值，这种策略称为短路求值。
    2）进行比较运算时除非比较的对象是布尔类型，否则不要使用布尔字面值true 和false 作为运算对象。虽然通常情况下不会对结果产生影响，但是这会影响程序的可读性。

四、赋值运算符

    【Note】：

赋值运算符的左侧运算对象必须是一个可修改的左值。赋值运算的结果是它的左侧运算对象，并且是一个左值。相应的，结果的类型就是左侧运算对象的类型。赋值运算满足右结合律。
    2）赋值运算符优先级较低：赋值语句经常会出现在条件当中。因为复制运算的优先级相对较低，所以通常需要给赋值部分加上括号使其符合我们的原意。

切勿混用相等运算符和赋值运算符（==和=）！！！
 

五、递增和递减运算符

    递增运算符(++) 和递减运算符(--) 为对象的加1 和减1 操作提供了一种简洁的书写形式。

除非必须，否则不用递增递减运算符的后置版本。原因：前置版本（j = ++i）的递增运算符避免了不必要的工作，它把值加一之后直接返回了改变了的运算对象；后置版本（j = i++）需要将原始值存储下来以便返回这个未修改的内容。

    在一条语句中混用解引用和递增运算符：

auto pbeg = v.begin();
while(pbeg != v.end() && *pbeg > 0 )
    cout << *pbeg++ << endl;//输出当前值并移动指针。

六、成员访问运算符

成员运算符用于引用类、结构和共用体的成员。

七、条件运算符

含有条件运算符的代码单元通常当作依条件发生变化的表达式来使用。
    1）当条件运算符的两个表达式都是左值或者能转换成同一种左值类型时，运算的结果是左值；否则运算的结果是右值。
    2）允许在条件运算符的内部嵌套另外一个条件运算符：

finalgrade = (grade >= 90) ? "high pass"  
                              : (grade < 60) ? "fail" : "pass";

条件运算符的嵌套最好别超过两到三层，因为会使程序可读性下降。
    4）条件运算符的优先级非常低，因此当一条长表达式中嵌套了条件运算子表达式时，通常需要在它两端加上括号。

八、位运算符

unsigned long w = 0; // int 只能确保占16位（机器不同），long可确保至少占32位  
w |= 1UL << 27; // 将w 的第28 位置1，其他位不变  
w &= ~(1UL << 27); // 将w 的第28位置0，其他位不变  
bool status = w & (1UL << 27); // 使用status 拷贝w 的第28位的状态

    以上的例子说明了如何运用位或和位与，来实现控制某些无关位状态不变，将相关位置为所需数值的方法。
 

九、sizeof运算符

1、sizeof运算符【C++11】返回一条表达式或者一个类型名字所占的内存数。

【Note】：sizeof既是关键字又是运算符，所以是整形表达式，而不是函数调用。

2、sizeof 有两种使用形式：

Sales_data data, *p;  
sizeof(Sales_data);     // 存储Sales_data类型的对象所占的空间大小  
sizeof data;            // data的类型的大小，即sizeof(Sales_data)  
sizeof p;               // 指针所占的空间大小  
sizeof *p;              // p所指类型的空间大小，即sizeof(Sales_data)  
sizeof data.revenue;    // Sales_data的revenue成员对应类型的大小  
sizeof Sales_data::revenue; // 另一种获取revenue大小的方式

3、sizeof运算符的结果部分地依赖于其作用的类型：
    1）对char或者类型为char的表达式执行sizeof运算，结果得1。
    2）对引用类型执行sizeof运算得到被引用对象所占空间的大小。
    3）对指针执行sizeof运算得到指针本身所占空间的大小。
    4）对解引用指针执行sizeof运算得到指针指向的对象所占空间的大小，指针不需有效。
    5）对数组执行sizeof运算得到整个数组所占空间的大小，等价于对数组中所有的元素各执行一次sizeof运算并将所得结果求和。注意，sizeof运算不会把数组转换成指针来处理。
    6）对string对象或vector对象执行sizeof运算只返回该类型固定部分的大小，不会计算对象中的元素占用了多少空间。
    因为执行sizeof运算能得到整个数组的大小，所以可以用数组的大小除以单个元素的大小得到数组中元素的个数：

// sizeof(ia)/sizeof(*ia)返回ia的元素数量  
constexpr size_t sz = sizeof(ia)/sizeof(*ia);  
int arr2[sz];   // 正确：sizeof返回一个常量表达式

十、逗号运算符

1、逗号运算符含有两个运算对象，按照从左向右的顺序依次求值。
2、逗号运算符也规定了运算对象求值的顺序（与&&, || 相同）：
3、首先对左侧的表达式求值，然后将求职结果丢弃掉；然后对右侧表达式求值，逗号运算符真正的结构是右侧表达式的值。如果右侧运算对象是左值，那么最终的求值结果也是左值。

十一、类型转换

何时发生隐式转换（编译器自动地转换运算对象的类型）：
    1）在大多数表达式中，比int 类型小的整型值首先提升为较大的整数类型；

    2）在条件中，非布尔值转换成布尔类型；
    3）初始化过程中，初始值转换成变量的类型，在赋值语句中，右侧运算对象转换成左侧运算对象的类型；
    4）如果算数运算或关系运算的运算对象有多种类型，需要转换成同一种类型；
    5）函数调用有时也会发生类型转换。

1、算数转换
    1）算数转换的规则定义了一套类型转换的层次，其中运算符的运算对象将转换成所有运算对象中最宽的类型；
当表达式中既有浮点类型也有整数类型时，整数值将转换成相应的浮点类型。
    2）整形提升负责把小整数类型提升成较大的整数类型：
    对于bool, char, signed char, unsigned char, short, unsigned short 等类型来说，只要它们所有可能的值都能存在int 里，它们就会提升成int 类型；否则，提升成unsigned int 类型（在以上诸种情况中，只有当short 的长度与int 相同，且unsigned short 的值超过int 时，会发生这种提升）。
    较大的char 类型（wchr_t, char16_t, char32_t）提升成int, unsigned int, long, unsigned long, long long, unsigned long long 中最小的一种类型，前提是转换后的类型要能容纳原类型所有可能的值。
    进行完整数提升后，再对运算符的运算对象进行匹配，将无符号类型和有符号类型统一成两个类型中表示范围广的那一种，如果两者范围互相不能完全覆盖，则表示成无符号类型，并对有符号类型取模转化成无符号类型。

2、其他隐式类型转换
    1）C++ 允许通过自我限制的方式，将没有底层const 的类型转换成具有底层const 的类型：
    比如将指向非常量类型的指针转换成指向常量类型的指针；
    比如将常量引用绑定到非常量类型上；
    比如将指向任意非常量类型的指针转换成void* 类型（指向任意类型的指针转换成const void* 类型）。
    2）类类型定义的转换：
    类类型能定义由编译器自动执行的转换，不过编译器每次只能执行一种类类型的转换。
    比如将C 风格字符串转换成string 类型。

3、显式转换
    一个命名的强制类型转换具有如下形式：
    cast-name<type>(expression);
    cast-name 是static_cast, dynamic_cast, const_cast, reinterpret_cast 中的一种。
    1）static_cast 强制类型转换：
    任何具有明确定义的类型转换，只要不包含底层const，都可以使用static_cast；
    当需要把一个较大的算数类型赋值给较小的类型时，static_cast 非常有用（此时强制类型转换告诉编译器，我们明确且接受类型转换中潜在的精度损失，并另编译器不对此报错）；
    当我们通过自我限制的方式隐式的将指向非常量对象的指针转换成void* 类型后，又想通过void* 操作其对象，可以通过static_cast 将指针类型转换回去，此时必须由程序编写者保证强制转换后的类型相互匹配（否则程序会产生未定义的后果）。

double slope = static_cast<double>(j) / i; // i,j 均为整形，通过强制类型转换，可以使表达式的一个运算对象为double 进而改变表达式结果的类型 
void *p = &slope;  
double *ptr_slope = static_cast<double *>(p); // 通过强制类型转换，如果类型能够匹配，之后通过指针操作其对象的行为将是合法的

    2）const_cast 强制类型转换：
    const_csat 则实现了底层const 的去除（前提是程序编写者保证去除后类型能够匹配）。
    只有const_cast 能改变表达式的常量属性，使用其他形式的命名强制类型转换改变表达式的常量属性都将引发编译器错误；同样的，我们也不能够通过const_cast 改变除了const 以外的其他属性。
    const_cast 常常用于有函数重载的上下文中，这是种很常见的用法。
    3）reinterpret_cast 强制类型转换：
    reinterpret_cast 通常为运算对象的位模式提供较低层次上的重新解释。
    使用reinterpret_cast 可以从语法上改变对象的类型，并且让编译器认可这种转换；使用这种转换是非常危险的，很 有可能在这种转换后程序错误的使用了改变后的对象类型能执行但原类型的机械码不适合的语句。

    reinterpret_cast 本质上依赖于机器，要想安全地使用reinterpret_cast 必须对涉及的类型和编译器实现转换的过程都非常了解。

附：运算符的优先级和结合性一览表