C++ 运算符详解与优先级指南

位操作的意义请参考 位操作 页面。需要注意的是，位操作的优先级低于算术运算符（除了取反），而按位与、按位或及异或低于比较运算符（详见 C++ 运算符优先级总表），所以使用时需多加注意，在必要时添加括号。

移位运算中如果出现如下情况，则其行为未定义：

1. 右操作数（即移位数）为负值；
2. 右操作数大于等于左操作数的位数；

例如，对于 int32_t 类型的变量 a，a<<-1 和 a<<32 都是未定义的。

对于带符号非负数的左移操作，需要确保移位后的结果能被原数的类型容纳，否则行为也是未定义的。对一个负数执行左移操作也未定义。

对于右移操作，右侧多余的位将会被舍弃，而左侧较为复杂：对于无符号数，会在左侧补 0；而对于有符号数，则会用最高位的数（其实就是符号位，非负数为 0，负数为 1）补齐。

自增/自减 运算符

有时我们需要让变量进行增加 1（自增）或者减少 1（自减），这时自增运算符 ++ 和自减运算符 -- 就派上用场了。

自增/自减运算符可放在变量前或变量后面，在变量前称为前缀，在变量后称为后缀，单独使用时前缀后缀无需特别区别，如果需要用到表达式的值则需注意，具体可看下面的例子。详细情况可参考 引用 介绍的例子部分。

i = 100; op1 = i++; // op1 = 100，先 op1 = i，然后 i = i + 1
i = 100; op2 = ++i; // op2 = 101，先 i = i + 1，然后赋值 op2
i = 100; op3 = i--; // op3 = 100，先赋值 op3，然后 i = i - 1
i = 100; op4 = --i; // op4 = 99，先 i = i - 1，然后赋值 op4

复合赋值运算符

复合赋值运算符实际上是表达式的缩写形式。可分为复合算术运算符 +=、-=、*=、/=、%= 和复合位操作符 &=、|=、^=、<<=、>>=。

例如，op = op + 2 可写为 op += 2，op = op - 2 可写为 op -= 2，op= op * 2 可写为 op *= 2。

条件运算符

条件运算符可以看作 if 语句的简写，a ? b : c 中如果表达式 a 成立，那么这个条件表达式的结果是 b，否则条件表达式的结果是 c。

比较运算符

其中特别需要注意的是要将等于运算符 == 和赋值运算符 = 区分开来，这在判断语句中尤为重要。

if (op=1) 与 if (op==1) 看起来类似，但实际功能却相差甚远。第一条语句是在对 op 进行赋值，若赋值为非 0 时为真值，表达式的条件始终是满足的，无法达到判断的作用；而第二条语句才是对 op 的值进行判断。

逻辑运算符

Result = op1 && op2; // 当 op1 与 op2 都为真时则 Result 为真
Result = op1 || op2; // 当 op1 或 op2 其中一个为真时则 Result 为真
Result = !op1;       // 当 op1 为假时则 Result 为真

内建的运算符 && 和 || 进行短路求值（若在求值第一个操作数后结果已知，则不求值第二个），重载的运算符无此特性，并始终对两个操作数都进行求值。

逗号运算符

逗号运算符可将多个表达式分隔开来，被分隔开的表达式按从左至右的顺序依次计算，整个表达式的值是最后的表达式的值。逗号表达式的优先级在所有运算符中的优先级是最低的。

exp1, exp2, exp3; // 最后的值为 exp3 的运算结果。
Result = 1 + 2, 3 + 4, 5 + 6; // 得到 Result 的值为 3 而不是 11，因为赋值运算符 "=" 的优先级比逗号运算符高，先进行了赋值运算才进行逗号运算。
Result = (1 + 2, 3 + 4, 5 + 6); // 若要让 Result 的值得到逗号运算的结果则应将整个表达式用括号提高优先级，此时 Result 的值才为 11。

成员访问运算符

这些运算符用来访问对象的成员或者内存，除了最后一个运算符外上述运算符都可被重载。与 &，* 和 -> 相关的内容请阅读 指针 和 引用 教程。这里还省略了两个很少用到的运算符 .* 和 ->*，其具体用法可以参见 C++ 语言手册。

auto result1 = v[1];      // 获取 v 中下标为 2 的对象
auto result2 = p.q;       // 获取 p 对象的 q 成员
auto result3 = p->q;      // 获取 p 指针指向的对象的 q 成员，等价于 (*p).q
auto result4 = &v;        // 获取指向 v 的指针
auto result5 = *v;        // 获取 v 指针指向的对象

C++ 运算符优先级总表

来自 C++ 运算符优先级 - cppreference，有修改。

需要注意的是，表中并未列出 const_cast、static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、typeid、sizeof...、noexcept 及 alignof 等运算符，因为它们的使用形式与函数调用相同，不会出现歧义。

参考资料与注释

1. C++20 前。C++20 起的行为参见相关文档。
2. 即 逻辑右移。C++20 前，带符号的右移是依实现定义的，在大多数实现中，均采用算术右移。C++20 起，规定 a >> b 为 ⌊𝑎/2ᵇ⌋，所以带符号数右移运算是算术右移。
3. C++20 前，若原值为带符号类型，且移位后的结果能被原类型的无符号版本容纳，则将该结果转换为相应的带符号值，否则行为未定义；无符号数的左移则舍弃移出结果类型的位。C++20 起，规定 a << b 为 𝑎 ⋅ 2ᵇ 在模 2ᴺ 下的值（N 为结果类型的位宽），即无论是带符号数还是无符号数，左移均直接舍弃移出结果类型的位（即算术左移/逻辑左移）。