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大家好，我是梁唐。

這是EasyC++系列第8篇，我們來聊聊C++中的算術(shù)運算符。

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算術(shù)運算符

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

我們來看下代碼：

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 

前面三個都非常簡單，著重講下最后兩種。

對于除法來說，我們要注意的是它是區(qū)分類型的。當我們的除數(shù)和被除數(shù)都是整數(shù)的時候，得到的結(jié)果也會是一個整數(shù)。所以10 ? 3得到的結(jié)果就是3，它的小數(shù)部分會被拋棄。想要得到小數(shù)結(jié)果，只需要除數(shù)或者被除數(shù)當中有一個是浮點型即可。

取模運算符求的就是一個數(shù)除以另外一個數(shù)之后的余數(shù)。這里要注意，在其他語言當中并沒有對取模運算的限制，而在C++當中，嚴格限制了取模運算的對象只能是整數(shù)。否則編譯的時候會報錯：

優(yōu)先級

C++當中算術(shù)運算符的優(yōu)先級和我們從小數(shù)學課本里是一樣的，先乘除再加減。

如：

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

即當乘除法和加減法同時出現(xiàn)時，先算乘除后算加減。如果有多個運算符同樣優(yōu)先級，那么先左后右。

類型轉(zhuǎn)換

前面說了，同樣是除法，根據(jù)除數(shù)和被除數(shù)類型的不同，得到的結(jié)果也不同。這樣固然非常靈活，但是除了更加復雜給學習、使用者帶來負擔之外，也會使得計算機的操作更加復雜。

比如我們一共有11種整型和3種浮點型，那么我們在計算的時候就會出現(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這么多種情況都進行處理，這顯然是非常麻煩的。為了解決這個問題，C++會自動執(zhí)行許多類型轉(zhuǎn)換。

下面我們對這些情況進行一一討論。

• 初始化和賦值時的轉(zhuǎn)換

當我們對某個值進行初始化或者賦值的時候，C++會自動將賦予的值轉(zhuǎn)化成接收者的類型。比如：

float a = 3.5f; 
double b = a; 

在上面這個例子當中，我們將一個float類型的變量a賦值給了double類型的b。那么編譯器會將a的值拓展成64位的double再賦值給b。也就是說不會影響b的類型。

這樣將長度更短的變量轉(zhuǎn)化成更長變量的類型轉(zhuǎn)換除了多占用一點內(nèi)存之外，不會導致什么問題。但反向操作可能就會出錯，比如：

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

在上面的例子當中，我們將一個long long賦值給了int，由于a的數(shù)值非常大超過了int能夠承載的范圍，進行這樣的賦值之后，編譯器并不會報錯(甚至不會有警告)，但將會導致結(jié)果錯誤。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的時候，同樣也會有類似的問題，所以在進行賦值的時候，當兩個變量的類型不同時，千萬要當心。

• 使用花括號進行轉(zhuǎn)換

這是C++ 11的新特性，使用大括號進行初始化，這種操作被稱為列表初始化。

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

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當中還列舉了一個非常有意思的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;  // 允許會警告 

這是為什么呢?因為我們加了const修飾之后，編譯器就明確知道了x的值，就等于55，它在char類型的范圍內(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x是一個int型的變量，它的范圍要大于char，所以會禁止。即使我們加了const修飾，如果x的值過大，超過char的范圍，也同樣會被禁止。

表達式中轉(zhuǎn)換

當一個表達式當中出現(xiàn)多個變量類型的時候，C++也會進行轉(zhuǎn)換。由于可能涉及的情況非常多，使得這個轉(zhuǎn)換的規(guī)則也會比較復雜。

表達式時C++會將bool、char、unsigned char、signed char和short全部轉(zhuǎn)換為int

對于bool類型來說，true會被轉(zhuǎn)化成1，false轉(zhuǎn)換成0，其他類型的轉(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)換稱作整型提升。因為通常int類型都是計算機最自然的類型，也意味著計算機在處理int的時候，處理的速度最快。

將不同類型進行運算的時候，也會做一些轉(zhuǎn)換。比如將int和float相加的時候，由于涉及到兩種類型，其中范圍較小的那個會被轉(zhuǎn)換成較大的類型。比如如果我們計算9.0 / 5，那么編譯器會先將5轉(zhuǎn)化成5.0，再進行除法運算，這樣得到的結(jié)果自然也是一個double。

C++11的規(guī)范中除了一個類型轉(zhuǎn)換的校驗表，我們可以參考一下校驗表理解一下類型轉(zhuǎn)換的過程。

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

強制類型轉(zhuǎn)換

C++當中允許開發(fā)者手動強制對變量的類型進行轉(zhuǎn)換，這也是C++的設(shè)計思路，規(guī)則嚴謹，但也允許推翻規(guī)則追求靈活度。

強制類型轉(zhuǎn)換的方式有兩種寫法：

int a; 
(long) a; 
long (a); 

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

還有一點要注意就是轉(zhuǎn)換的順序，我們來看一個例子：

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。

這是因為第一行代碼是先計算的加法，得到31.98，再通過類型轉(zhuǎn)換將31.98轉(zhuǎn)換成int。對于浮點數(shù)向整型的轉(zhuǎn)換，C++會直接抹掉小數(shù)部分，所以得到的結(jié)果是31。而第二行代碼當中，我們是先進行的類型轉(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。

這里的一點差別很多新人經(jīng)常踩坑，千萬注意。

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