1.10 — 表达式简介

表达式

考虑以下一系列语句，每个语句都定义并初始化一个变量

// five() is a function that returns the value 5
int five()
{
    return 5;
}

int main()
{
    int a{ 2 };             // initialize variable a with literal value 2
    int b{ 2 + 3 };         // initialize variable b with computed value 5
    int c{ (2 * 3) + 4 };   // initialize variable c with computed value 10
    int d{ b };             // initialize variable d with variable value 5
    int e{ five() };        // initialize variable e with function return value 5

    return 0;
}

请注意，上面的初始化器使用了各种不同的实体：字面量、变量、运算符和函数调用。不知何故，C++ 将所有这些不同的东西转换成一个单一的值，然后可以用作变量的初始值。

所有这些初始化器有什么共同点？它们都使用了表达式。

在一般编程中，表达式是字面量、变量、运算符和函数调用的非空序列，用于计算一个值。执行表达式的过程称为求值，生成的结果值称为表达式的结果（有时也称为返回值）。

当表达式求值时，表达式中的每个项都会被求值，直到只剩下一个值。以下是一些不同类型表达式的示例，并附有注释说明它们如何求值

2               // 2 is a literal that evaluates to value 2
"Hello world!"  // "Hello world!" is a literal that evaluates to text "Hello world!"
x               // x is a variable that evaluates to the value held by variable x
2 + 3           // operator+ uses operands 2 and 3 to evaluate to value 5
five()          // evaluates to the return value of function five()

如您所见，字面量求值得到它们自己的值。变量求值得到变量的值。运算符（例如 operator+）使用其操作数求值得到其他值。我们尚未介绍函数调用，但在表达式的上下文中，函数调用求值得到函数返回的任何值。

x = 5           // x = 5 has side effect of assigning 5 to x, evaluates to x
x = 2 + 3       // has side effect of assigning 5 to x, evaluates to x
std::cout << x  // has side effect of printing value of x to console, evaluates to std::cout

表达式不以分号结尾，也不能单独编译。例如，如果您尝试编译表达式 x = 5，您的编译器会抱怨（可能是缺少分号）。相反，表达式总是作为语句的一部分进行求值。

例如，看这个语句

int x{ 2 + 3 }; // 2 + 3 is an expression that has no semicolon -- the semicolon is at the end of the statement containing the expression

如果您将此语句分解为其语法，它将如下所示

类型 标识符 { 表达式 };

type 可以是任何有效类型（我们选择 int）。identifier 可以是任何有效名称（我们选择 x）。而 expression 可以是任何有效表达式（我们选择 2 + 3，它使用两个字面量和一个运算符）。

表达式语句

某些表达式（例如 x = 5）主要用于其副作用（在这种情况下，将值 5 赋值给变量 x），而不是它们产生的值。

然而，我们上面提到表达式不能单独执行——它们必须作为语句的一部分存在。幸运的是，将任何表达式转换为等效语句是微不足道的。表达式语句是由一个表达式后跟一个分号组成的语句。当表达式语句执行时，表达式将被求值。

因此，我们可以获取任何表达式（例如 x = 5），并将其转换为可编译的表达式语句（x = 5;）。

当表达式在表达式语句中使用时，表达式生成的任何结果都将被丢弃（因为它未使用）。例如，当表达式 x = 5 求值时，operator= 的返回值将被丢弃。这很好，因为我们反正只是想将 5 赋值给 x。

无用的表达式语句

我们还可以创建可编译但无效的表达式语句。例如，表达式语句（2 * 3;）是一个表达式语句，其表达式求值得到结果值 6，然后该值被丢弃。虽然语法有效，但此类表达式语句是无用的。一些编译器（例如 gcc 和 Clang）如果能检测到表达式语句无用，则会产生警告。

子表达式、完整表达式和复合表达式

我们偶尔需要讨论特定类型的表达式。为此，我们将定义一些相关术语。

考虑以下表达式

2               // 2 is a literal that evaluates to value 2
2 + 3           // 2 + 3 uses operator+ to evaluate to value 5
x = 4 + 5       // 4 + 5 evaluates to value 9, which is then assigned to variable x

简化一下，子表达式是作为操作数使用的表达式。例如，x = 4 + 5 的子表达式是 x 和 4 + 5。4 + 5 的子表达式是 4 和 5。

完整表达式是不是子表达式的表达式。上面所有三个表达式（2、2 + 3 和 x = 4 + 5）都是完整表达式。

在口语中，复合表达式是包含两个或更多运算符使用的表达式。x = 4 + 5 是一个复合表达式，因为它包含两个运算符使用（operator= 和 operator+）。2 和 2 + 3 不是复合表达式。

小测验时间

问题 #1

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问题 #2

指明以下每一行是不包含表达式的语句、包含表达式的语句，还是表达式语句。

a)

int x;

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b)

int x = 5;

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c)

x = 5;

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d) 附加题

foo(); // foo is a function

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e) 附加题

std::cout << x; // Hint: operator<< is a binary operator.

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问题 #3

确定以下程序输出的值。不要编译此程序。只需在脑海中逐行思考即可。

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << 2 + 3 << '\n';
	
	int x{ 6 };
	int y{ x - 2 };
	std::cout << y << '\n';

	int z{};
	z = x;
	std::cout << z * x << '\n';

	return 0;
}

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