1.9 — 字面量和运算符简介

字面量

考虑以下两个语句

std::cout << "Hello world!";
int x { 5 };

“Hello world!” 和 ‘5’ 是什么？它们是字面量。**字面量**（也称为**字面常量**）是直接插入到源代码中的固定值。

字面量和变量都具有值（和类型）。与变量（其值可以通过初始化和赋值分别设置和更改）不同，字面量的值是固定的，不能更改。字面量 `5` 始终具有值 `5`。这就是字面量被称为常量的原因。

为了进一步强调字面量和变量之间的区别，让我们看看这个小程序

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << 5 << '\n'; // print the value of a literal

    int x { 5 };
    std::cout << x << '\n'; // print the value of a variable
    return 0;
}

在第5行，我们将值 `5` 打印到控制台。当编译器编译此代码时，它将生成导致 `std::cout` 打印值 `5` 的代码。此值 `5` 被编译到可执行文件中，可以直接使用。

在第7行，我们创建了一个名为 `x` 的变量，并将其初始化为值 `5`。编译器将生成将字面值 `5` 复制到分配给 `x` 的任何内存位置的代码。在第8行，当我们打印 `x` 时，编译器将生成导致 `std::cout` 打印 `x` 内存位置处的值（其值为 `5`）的代码。

因此，两个输出语句都做相同的事情（打印值 5）。但在字面量的情况下，值 `5` 可以直接打印。在变量的情况下，值 `5` 必须从变量所代表的内存中获取。

这也解释了为什么字面量是常量而变量可以更改。字面量的值直接放置在可执行文件中，并且可执行文件本身在创建后不能更改。变量的值放置在内存中，并且内存的值可以在可执行文件运行时更改。

运算符

在数学中，**操作**是涉及零个或多个输入值（称为**操作数**）并产生新值（称为*输出值*）的过程。要执行的特定操作由称为**运算符**的符号表示。

例如，作为孩子，我们都学习过 *2 + 3* 等于 *5*。在这种情况下，字面量 *2* 和 *3* 是操作数，符号 *+* 是运算符，它告诉我们对操作数应用数学加法以产生新值 *5*。

在 C++ 中，操作按您期望的方式工作。例如

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << 1 + 2 << '\n';

    return 0;
}

在此程序中，字面量 `1` 和 `2` 是加号 (`+`) 运算符的操作数，它产生输出值 `3`。此输出值然后打印到控制台。在 C++ 中，操作的输出值通常称为**返回值**。

您可能已经非常熟悉数学中常用标准算术运算符，包括加法 (`+`)、减法 (`-`)、乘法 (`*`) 和除法 (`/`)。在 C++ 中，赋值 (`=`) 也是一个运算符，插入 (`<<`)、提取 (`>>`) 和相等 (`==`) 也是如此。虽然大多数运算符都有符号作为名称（例如 `+` 或 `==`），但也有许多运算符是关键字（例如 `new`、`delete` 和 `throw`）。

运算符作为输入的操作数数量称为运算符的**元数**。很少有人知道这个词是什么意思，所以不要在谈话中说出来，期望任何人都能理解你在说什么。C++ 中的运算符有四种不同的元数

**一元**运算符作用于一个操作数。一元运算符的示例是 `-` 运算符。例如，给定 `-5`，`operator-` 接受字面量操作数 `5` 并翻转其符号以产生新输出值 `-5`。

**二元**运算符作用于两个操作数（通常称为 *左* 和 *右*，因为左操作数出现在运算符的左侧，右操作数出现在运算符的右侧）。二元运算符的示例是 `+` 运算符。例如，给定 `3 + 4`，`operator+` 接受左操作数 `3` 和右操作数 `4` 并应用数学加法以产生新输出值 `7`。插入 (`<<`) 和提取 (`>>`) 运算符是二元运算符，左侧是 `std::cout` 或 `std::cin`，右侧是要输出的值或要输入的变量。

**三元**运算符作用于三个操作数。C++ 中只有一种（条件运算符），我们将在稍后介绍。

**零元**运算符作用于零个操作数。C++ 中也只有一种（抛出运算符），我们也将稍后介绍。

请注意，某些运算符根据其使用方式具有多个含义。例如，`operator-` 有两个上下文。它可以以一元形式用于反转数字的符号（例如，将 `5` 转换为 `-5`，反之亦然），也可以以二元形式用于执行减法（例如 `4 - 3`）。

链式运算符

运算符可以链接在一起，以便一个运算符的输出可以用作另一个运算符的输入。例如，给定以下表达式：`2 * 3 + 4`，乘法运算符首先执行，将左操作数 `2` 和右操作数 `3` 转换为返回值 `6`（它成为加法运算符的左操作数）。接下来，加法运算符执行，并将左操作数 `6` 和右操作数 `4` 转换为新值 `10`。

当我们深入探讨运算符主题时，我们将更多地讨论运算符的执行顺序。目前，了解算术运算符的执行顺序与标准数学中的执行顺序相同就足够了：先括号，然后指数，然后乘法和除法，然后加法和减法。这种排序有时缩写为 *PEMDAS*，或扩展为助记符“请原谅我亲爱的萨利阿姨”（Please Excuse My Dear Aunt Sally）。

返回值和副作用

C++ 中的大多数运算符只使用其操作数来计算返回值。例如，`-5` 产生返回值 `-5`，`2 + 3` 产生返回值 `5`。有一些运算符不产生返回值（例如 `delete` 和 `throw`）。我们将在稍后介绍它们的作用。

某些运算符具有额外的行为。一个运算符（或函数）如果除了产生返回值之外还有一些可观察到的效果，则称其具有**副作用**。例如，`x = 5` 具有将值 `5` 赋值给变量 `x` 的副作用。即使运算符执行完毕后，`x` 的更改值也是可观察的（例如，通过打印 `x` 的值）。`std::cout << 5` 具有将 `5` 打印到控制台的副作用。即使 `std::cout << 5` 执行完毕后，我们也可以观察到 `5` 已打印到控制台的事实。

小测验时间

问题 #1

a)

std::cout << 3 + 4 << '\n';

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b)

std::cout << 3 + 4 - 5 << '\n';

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c)

std::cout << 2 + 3 * 4 << '\n';

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d) 额外加分

int x { 2 };
std::cout << (x = 5) << '\n';

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