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大家好，我是梁唐。

這是EasyC++系列第8篇，我們來(lái)聊聊C++中的算術(shù)運(yùn)算符。

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算術(shù)運(yùn)算符

C++當(dāng)中提供5種基礎(chǔ)的算術(shù)運(yùn)算符：加法、減法、乘法、除法和取模。

我們來(lái)看下代碼：

int a = 10, b = 3; 
 
cout << a + b << endl;  // 13 
cout << a - b << endl;  // 7 
cout << a * b << endl;  // 30 
cout << a / b << endl;  // 3 
cout << a % b << endl;  // 1 

前面三個(gè)都非常簡(jiǎn)單，著重講下最后兩種。

對(duì)于除法來(lái)說(shuō)，我們要注意的是它是區(qū)分類(lèi)型的。當(dāng)我們的除數(shù)和被除數(shù)都是整數(shù)的時(shí)候，得到的結(jié)果也會(huì)是一個(gè)整數(shù)。所以10 ? 3得到的結(jié)果就是3，它的小數(shù)部分會(huì)被拋棄。想要得到小數(shù)結(jié)果，只需要除數(shù)或者被除數(shù)當(dāng)中有一個(gè)是浮點(diǎn)型即可。

取模運(yùn)算符求的就是一個(gè)數(shù)除以另外一個(gè)數(shù)之后的余數(shù)。這里要注意，在其他語(yǔ)言當(dāng)中并沒(méi)有對(duì)取模運(yùn)算的限制，而在C++當(dāng)中，嚴(yán)格限制了取模運(yùn)算的對(duì)象只能是整數(shù)。否則編譯的時(shí)候會(huì)報(bào)錯(cuò)：

優(yōu)先級(jí)

C++當(dāng)中算術(shù)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和我們從小數(shù)學(xué)課本里是一樣的，先乘除再加減。

如：

3 + 4 * 5; // 23 
120 / 4 * 5; // 150 
20 * 5 + 4 * 6; // 124 

即當(dāng)乘除法和加減法同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，先算乘除后算加減。如果有多個(gè)運(yùn)算符同樣優(yōu)先級(jí)，那么先左后右。

類(lèi)型轉(zhuǎn)換

前面說(shuō)了，同樣是除法，根據(jù)除數(shù)和被除數(shù)類(lèi)型的不同，得到的結(jié)果也不同。這樣固然非常靈活，但是除了更加復(fù)雜給學(xué)習(xí)、使用者帶來(lái)負(fù)擔(dān)之外，也會(huì)使得計(jì)算機(jī)的操作更加復(fù)雜。

比如我們一共有11種整型和3種浮點(diǎn)型，那么我們?cè)谟?jì)算的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)大量不同的情況。比如short + short，short + int，short + double等等，那么編譯器就需要對(duì)這么多種情況都進(jìn)行處理，這顯然是非常麻煩的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，C++會(huì)自動(dòng)執(zhí)行許多類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

下面我們對(duì)這些情況進(jìn)行一一討論。

• 初始化和賦值時(shí)的轉(zhuǎn)換

當(dāng)我們對(duì)某個(gè)值進(jìn)行初始化或者賦值的時(shí)候，C++會(huì)自動(dòng)將賦予的值轉(zhuǎn)化成接收者的類(lèi)型。比如：

float a = 3.5f; 
double b = a; 

在上面這個(gè)例子當(dāng)中，我們將一個(gè)float類(lèi)型的變量a賦值給了double類(lèi)型的b。那么編譯器會(huì)將a的值拓展成64位的double再賦值給b。也就是說(shuō)不會(huì)影響b的類(lèi)型。

這樣將長(zhǎng)度更短的變量轉(zhuǎn)化成更長(zhǎng)變量的類(lèi)型轉(zhuǎn)換除了多占用一點(diǎn)內(nèi)存之外，不會(huì)導(dǎo)致什么問(wèn)題。但反向操作可能就會(huì)出錯(cuò)，比如：

long long a = 0x3f3f3f3f3f3f3f; 
int b = a; 

在上面的例子當(dāng)中，我們將一個(gè)long long賦值給了int，由于a的數(shù)值非常大超過(guò)了int能夠承載的范圍，進(jìn)行這樣的賦值之后，編譯器并不會(huì)報(bào)錯(cuò)(甚至不會(huì)有警告)，但將會(huì)導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤。b變量將不可能再和a變量相等。

再比如將float變量賦值給int的時(shí)候，同樣也會(huì)有類(lèi)似的問(wèn)題，所以在進(jìn)行賦值的時(shí)候，當(dāng)兩個(gè)變量的類(lèi)型不同時(shí)，千萬(wàn)要當(dāng)心。

• 使用花括號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換

這是C++ 11的新特性，使用大括號(hào)進(jìn)行初始化，這種操作被稱(chēng)為列表初始化。

這種方式的好處和壞處都很明顯，好處是它不允許變量長(zhǎng)度縮窄的情況，壞處則是又增加了學(xué)習(xí)的成本。例如，不允許將浮點(diǎn)型轉(zhuǎn)換成整型。在不同的整型之間以及整型轉(zhuǎn)化成浮點(diǎn)型的操作可能被允許，取決于編譯器知道目標(biāo)變量能夠正確地存儲(chǔ)賦給它的值。比如可以將int類(lèi)型賦值給long，因?yàn)閘ong總是至少與int一樣長(zhǎng)，反向操作則會(huì)被禁止。

int a = 0x3f3f3f3f; 
long b = {a};   // 允許 
 
long a = 0x3f3f3f3f; 
int b = {a};    // 禁止 

關(guān)于列表初始化，C++ primer當(dāng)中還列舉了一個(gè)非常有意思的case：

const int x = 55; 
char c = {x};   // 允許 
 
int x = 55; 
char c = {x}; // 禁止 
 
const int x = 1255; 
char c = {x};   // 禁止 
 
const int x = 1255; 
char c = x;  // 允許會(huì)警告 

這是為什么呢?因?yàn)槲覀兗恿薱onst修飾之后，編譯器就明確知道了x的值，就等于55，它在char類(lèi)型的范圍內(nèi)，所以允許將它轉(zhuǎn)化成char。如果不加const，那么在編譯器看來(lái)x是一個(gè)int型的變量，它的范圍要大于char，所以會(huì)禁止。即使我們加了const修飾，如果x的值過(guò)大，超過(guò)char的范圍，也同樣會(huì)被禁止。

表達(dá)式中轉(zhuǎn)換

當(dāng)一個(gè)表達(dá)式當(dāng)中出現(xiàn)多個(gè)變量類(lèi)型的時(shí)候，C++也會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由于可能涉及的情況非常多，使得這個(gè)轉(zhuǎn)換的規(guī)則也會(huì)比較復(fù)雜。

表達(dá)式時(shí)C++會(huì)將bool、char、unsigned char、signed char和short全部轉(zhuǎn)換為int

對(duì)于bool類(lèi)型來(lái)說(shuō)，true會(huì)被轉(zhuǎn)化成1，false轉(zhuǎn)換成0，其他類(lèi)型的轉(zhuǎn)換應(yīng)該都很好理解，都是將范圍更小的變量轉(zhuǎn)化成范圍更大的int，這種轉(zhuǎn)換稱(chēng)作整型提升。因?yàn)橥ǔnt類(lèi)型都是計(jì)算機(jī)最自然的類(lèi)型，也意味著計(jì)算機(jī)在處理int的時(shí)候，處理的速度最快。

將不同類(lèi)型進(jìn)行運(yùn)算的時(shí)候，也會(huì)做一些轉(zhuǎn)換。比如將int和float相加的時(shí)候，由于涉及到兩種類(lèi)型，其中范圍較小的那個(gè)會(huì)被轉(zhuǎn)換成較大的類(lèi)型。比如如果我們計(jì)算9.0 / 5，那么編譯器會(huì)先將5轉(zhuǎn)化成5.0，再進(jìn)行除法運(yùn)算，這樣得到的結(jié)果自然也是一個(gè)double。

C++11的規(guī)范中除了一個(gè)類(lèi)型轉(zhuǎn)換的校驗(yàn)表，我們可以參考一下校驗(yàn)表理解一下類(lèi)型轉(zhuǎn)換的過(guò)程。

• 如果有一個(gè)數(shù)類(lèi)型是long double，則將另外一個(gè)數(shù)也轉(zhuǎn)成long double
• 否則，如果有一個(gè)數(shù)類(lèi)型是double，則將另外一個(gè)數(shù)也轉(zhuǎn)成double
• 否則，如果有一個(gè)數(shù)類(lèi)型是float，則將另外一個(gè)數(shù)也轉(zhuǎn)成float
• 否則說(shuō)明所有操作數(shù)都是整數(shù)，執(zhí)行整型提升

強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換

C++當(dāng)中允許開(kāi)發(fā)者手動(dòng)強(qiáng)制對(duì)變量的類(lèi)型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這也是C++的設(shè)計(jì)思路，規(guī)則嚴(yán)謹(jǐn)，但也允許推翻規(guī)則追求靈活度。

強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的方式有兩種寫(xiě)法：

int a; 
(long) a; 
long (a); 

這兩行代碼都是將一個(gè)int型的a轉(zhuǎn)換成long型的，上面的是C語(yǔ)言的寫(xiě)法，底下一行是C++的寫(xiě)法。

還有一點(diǎn)要注意就是轉(zhuǎn)換的順序，我們來(lái)看一個(gè)例子：

int a = 11.99 + 19.99; 
cout << a << endl; 
int b = int(11.99) + int(19.99); 
cout << b << endl; 

在這段代碼當(dāng)中a和b輸出的結(jié)果是不同的，a輸出的結(jié)果是31，而b是30。

這是因?yàn)榈谝恍写a是先計(jì)算的加法，得到31.98，再通過(guò)類(lèi)型轉(zhuǎn)換將31.98轉(zhuǎn)換成int。對(duì)于浮點(diǎn)數(shù)向整型的轉(zhuǎn)換，C++會(huì)直接抹掉小數(shù)部分，所以得到的結(jié)果是31。而第二行代碼當(dāng)中，我們是先進(jìn)行的類(lèi)型轉(zhuǎn)換，11.99和19.99分別被轉(zhuǎn)換成了11和19，相加得到的結(jié)果也就是30了。

這里的一點(diǎn)差別很多新人經(jīng)常踩坑，千萬(wàn)注意。

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