4. 运算符与表达式——编程世界的“数学魔法”
4.1 什么是运算符和表达式
在 C++ 里，运算符就像是数学里的运算符号，能对数据进行各种操作；而表达式则是由运算符和操作数（也就是变量或者常量）组合而成的式子。就好比在数学中，“3 + 5” 是一个表达式，“+” 就是运算符。在编程里，我们也可以用类似的方式进行计算和操作。
4.2 算术运算符
算术运算符用于进行基本的数学运算，常见的算术运算符有：
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| + | 加法 | int sum = 3 + 5; // sum 的值为 8 |
| – | 减法 | int diff = 7 - 2; // diff 的值为 5 |
| * | 乘法 | int product = 4 * 6; // product 的值为 24 |
| / | 除法 | int quotient = 10 / 2; // quotient 的值为 5注意：如果是两个整数相除，结果会取整，比如 7 / 2 的结果是 3 |
| % | 取模（求余数） | int remainder = 7 % 2; // remainder 的值为 1 |
以下是一个简单的程序示例，展示了算术运算符的使用：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int a = 10, b = 3;
int sum = a + b;
int diff = a - b;
int product = a * b;
int quotient = a / b;
int remainder = a % b;
cout << "和: " << sum << endl;
cout << "差: " << diff << endl;
cout << "积: " << product << endl;
cout << "商: " << quotient << endl;
cout << "余数: " << remainder << endl;
return 0;
}
4.3 比较运算符
比较运算符用于比较两个值的大小关系，结果是一个布尔值（true 或 false）。常见的比较运算符有：
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| == | 等于 | bool isEqual = (5 == 5); // isEqual 的值为 true |
| != | 不等于 | bool isNotEqual = (3 != 7); // isNotEqual 的值为 true |
| > | 大于 | bool isGreater = (8 > 3); // isGreater 的值为 true |
| < | 小于 | bool isLess = (2 < 6); // isLess 的值为 true |
| >= | 大于等于 | bool isGreaterOrEqual = (5 >= 5); // isGreaterOrEqual 的值为 true |
| <= | 小于等于 | bool isLessOrEqual = (4 <= 7); // isLessOrEqual 的值为 true |
下面的程序展示了比较运算符的使用：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int x = 10, y = 5;
bool result1 = (x == y);
bool result2 = (x != y);
bool result3 = (x > y);
bool result4 = (x < y);
bool result5 = (x >= y);
bool result6 = (x <= y);
cout << "x 等于 y: " << (result1 ? "true" : "false") << endl;
cout << "x 不等于 y: " << (result2 ? "true" : "false") << endl;
cout << "x 大于 y: " << (result3 ? "true" : "false") << endl;
cout << "x 小于 y: " << (result4 ? "true" : "false") << endl;
cout << "x 大于等于 y: " << (result5 ? "true" : "false") << endl;
cout << "x 小于等于 y: " << (result6 ? "true" : "false") << endl;
return 0;
}
4.4 逻辑运算符
逻辑运算符用于对布尔值进行操作，常见的逻辑运算符有：
| 运算符 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| && | 逻辑与，只有当两个操作数都为 true 时，结果才为 true | bool result = (true && false); // result 的值为 false |
| || | 逻辑或，只要有一个操作数为 true，结果就为 true | bool result = (true || false); // result 的值为 true |
| ! | 逻辑非，对操作数取反 | bool result = !true; // result 的值为 false |
以下程序展示了逻辑运算符的使用：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
bool a = true, b = false;
bool andResult = a && b;
bool orResult = a || b;
bool notResult = !a;
cout << "a 与 b: " << (andResult ? "true" : "false") << endl;
cout << "a 或 b: " << (orResult ? "true" : "false") << endl;
cout << "非 a: " << (notResult ? "true" : "false") << endl;
return 0;
}
4.5 运算符优先级
就像在数学中，乘法和除法的优先级高于加法和减法一样，在 C++ 里，不同的运算符也有不同的优先级。当一个表达式中有多个运算符时，会按照优先级的顺序进行计算。一般来说，算术运算符的优先级较高，然后是比较运算符，最后是逻辑运算符。可以使用括号来改变运算的顺序，就像在数学中用括号来明确先计算哪一部分一样。
例如：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int result = 3 + 5 * 2; // 先计算乘法，再计算加法，结果为 13
int result2 = (3 + 5) * 2; // 使用括号改变顺序，先计算加法，再计算乘法，结果为 16
cout << "第一个结果: " << result << endl;
cout << "第二个结果: " << result2 << endl;
return 0;
}
4.6 课后小练习
- 编写一个程序，输入两个整数，计算它们的和、差、积、商和余数，并输出结果。
- 编写一个程序，输入一个整数，判断它是否大于 10 且小于 20，输出判断结果。
通过这部分的学习，你已经了解了 C++ 中的运算符和表达式，它们能让你在编程中进行各种计算和逻辑判断，为后续编写更复杂的程序打下了基础。