6.2 — 算术运算符

一元算术运算符

有两种一元算术运算符：加号 (+) 和减号 (-)。提醒一下，一元运算符是只接受一个操作数的运算符。

一元减运算符返回操作数乘以 -1 的值。换句话说，如果 x = 5，则 -x 为 -5。

一元加运算符返回操作数的值。换句话说，+5 是 5，+x 是 x。通常你不需要使用这个运算符，因为它是多余的。它主要是为了与一元减运算符对称而添加的。

为了可读性，这两个运算符都应该紧接在操作数之前（例如 -x，而不是 - x）。

不要将一元减运算符与使用相同符号的二元减法运算符混淆。例如，在表达式 x = 5 - -3; 中，第一个减号是二元减法运算符，第二个是一元减运算符。

二元算术运算符

有 5 种二元算术运算符。二元运算符是接受左操作数和右操作数的运算符。

加法、减法和乘法运算符与现实生活中的工作方式相同，没有注意事项。

除法和取余需要一些额外的解释。我们将在下面讨论除法，在下一课中讨论取余。

整数和浮点数除法

最容易将除法运算符视为具有两种不同的“模式”。

如果操作数中的任何一个（或两个）是浮点值，则除法运算符执行浮点数除法。浮点数除法返回一个浮点值，并保留小数部分。例如，7.0 / 4 = 1.75，7 / 4.0 = 1.75，7.0 / 4.0 = 1.75。与所有浮点数算术运算一样，可能会发生舍入误差。

如果两个操作数都是整数，则除法运算符执行整数除法。整数除法会舍弃任何小数部分并返回一个整数值。例如，7 / 4 = 1，因为结果的小数部分被舍弃了。类似地，-7 / 4 = -1，因为小数部分被舍弃了。

使用 static_cast<> 对整数执行浮点数除法

上面提出了一个问题——如果我们有两个整数，并且希望在不丢失小数的情况下进行除法，我们该怎么做？

在课程 4.12 — 类型转换和 static_cast 简介中，我们展示了如何使用 static_cast<> 运算符将字符转换为整数，使其作为整数而不是字符打印。

我们也可以类似地使用 static_cast<> 将整数转换为浮点数，以便我们可以执行浮点数除法而不是整数除法。考虑以下代码：

#include <iostream>

int main()
{
    constexpr int x{ 7 };
    constexpr int y{ 4 };

    std::cout << "int / int = " << x / y << '\n';
    std::cout << "double / int = " << static_cast<double>(x) / y << '\n';
    std::cout << "int / double = " << x / static_cast<double>(y) << '\n';
    std::cout << "double / double = " << static_cast<double>(x) / static_cast<double>(y) << '\n';

    return 0;
}

这会产生结果

int / int = 1
double / int = 1.75
int / double = 1.75
double / double = 1.75

以上说明，如果任何一个操作数是浮点数，结果将是浮点数除法，而不是整数除法。

除以 0 和 0.0

除数为 0 的整数除法将导致未定义行为，因为结果在数学上是未定义的！

#include <iostream>

int main()
{
	constexpr int apples { 12 };
	std::cout << "You have " << apples << " apples. Enter how many people to divide them between: ";
	int x {};
	std::cin >> x;

	std::cout << "Each person gets " << apples / x << " whole apples.\n"; // apples and x are int, so this is integer division

	return 0;
}

如果您运行上述程序并输入 0，您的程序很可能会崩溃。去试试吧，它不会损害您的电脑。

除以浮点值 0.0 的结果是实现定义的（意味着行为由编译器/架构决定）。在支持 IEEE754 浮点格式的架构上，结果将是 NaN 或 Inf。在其他架构上，结果很可能是未定义行为。

您可以通过运行以下程序并输入 0 或 0.0 来查看您的程序会做什么

#include <iostream>

int main()
{
	constexpr int apples { 12 };
	std::cout << "You have " << apples << " apples. Enter how many servings of apples you want: ";

	double d {};
	std::cin >> d;

	std::cout << "Each serving is " << apples / d << " apples.\n"; // d is double, so this is floating point division

	return 0;
}

算术赋值运算符

到目前为止，当你需要给一个变量加 4 时，你很可能做了以下操作

x = x + 4; // add 4 to existing value of x

这可行，但有点笨拙，并且需要两个运算符才能执行（operator+ 和 operator=）。

因为像 x = x + 4 这样的语句非常常见，C++ 为了方便提供了五种算术赋值运算符。你不再需要写 x = x + 4，你可以写 x += 4。不再是 x = x * y，你可以写 x *= y。

因此，上面变成了

x += 4; // add 4 to existing value of x

修改和非修改运算符

能够修改其操作数之一值的运算符，非正式地称为修改运算符。在 C++ 中，大多数运算符都是非修改的——它们只是使用操作数来计算并返回一个值。但是，有两类内置运算符确实修改其左操作数（并返回值）

• 赋值运算符，包括标准赋值运算符 (=)、算术赋值运算符 (+=、-=、*=、/= 和 %=)，以及位赋值运算符 (<<=、>>=、&=、|= 和 ^=)。
• 增量和减量运算符（分别为 ++ 和 --）。我们将在 6.4 — 增量/减量运算符和副作用 课程中讨论这些。

此列表中不包括运算符 ==、!=、<= 和 >=，因为这些是非修改的关系（比较）运算符（= 表示“等于”）。我们将在 6.7 — 关系运算符和浮点数比较 课程中讨论这些。