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C++ 语言

 

表达式

概述

值类别（左值 lvalue、右值 rvalue、亡值 xvalue）

求值顺序（序列点）

常量表达式

潜在求值表达式

初等表达式

lambda 表达式(C++11)

字面量

整数字面量

浮点字面量

布尔字面量

字符字面量，包含转义序列

字符串字面量

空指针字面量(C++11)

用户定义字面量(C++11)

运算符

赋值运算符： a=b，a+=b，a-=b，a*=b，a/=b，a%=b，a&=b，a|=b，a^=b，a<<=b，a>>=b

自增与自减：++a，--a，a++，a--

算术运算符： +a，-a，a+b，a-b，a*b，a/b，a%b，~a，a&b，a|b，a^b，a<<b，a>>b

逻辑运算符：a||b，a&&b，!a

比较运算符：a==b，a!=b，a<b，a>b，a<=b，a>=b，a<=>b(C++20)

成员访问运算符：a[b]，*a，&a，a->b，a.b，a->*b，a.*b

其他运算符：a(...)，a,b，a?b:c

new 表达式

delete 表达式

throw 表达式

alignof

sizeof

sizeof...(C++11)

typeid

noexcept(C++11)

折叠表达式(C++17)

运算符的代用表示

优先级和结合性

运算符重载

默认比较(C++20)

类型转换

隐式转换

一般算术转换

const_cast

static_cast

reinterpret_cast

dynamic_cast

显式转换 (T)a, T(a)

用户定义转换

 

表达式是运算符 和它们的操作数 的序列，它指定一项计算。

表达式的求值可以产生一个结果（比如 2 + 2 的求值产生结果 4），也可能产生副作用（比如对 std::printf("%d", 4) 的求值在标准输出上打印字符 '4'）。

概述

• 值类别（左值 (lvalue)、右值 (rvalue)、泛左值 (glvalue)、纯右值 (prvalue)、亡值 (xvalue) (C++11 起)）是根据表达式的值所进行的分类
• 实参和子表达式的求值顺序指定获得中间结果所用的顺序

运算符

常见运算符
赋值	自增/自减	算术	逻辑	比较	成员访问	其他
a = b a += b a -= b a *= b a /= b a %= b a &= b a |= b a ^= b a <<= b a >>= b	++a --a a++ a--	+a -a a + b a - b a * b a / b a % b ~a a & b a | b a ^ b a << b a >> b	!a a && b a || b	a == b a != b a < b a > b a <= b a >= b a <=> b	a[b] *a &a a->b a.b a->*b a.*b	函数调用
						a(...)
						逗号
						a, b
						条件
						a ? b : c
特殊运算符
static_cast 转换一个类型为另一相关类型 dynamic_cast 在继承层级中转换 const_cast 添加或移除 cv 限定符 reinterpret_cast 转换类型到无关类型 C 风格转型 以 static_cast、const_cast 及 reinterpret_cast 的混合转换一个类型到另一类型 new 创建有动态存储期的对象 delete 销毁先前由 new 表达式创建的对象，并释放其所拥有的内存区域 sizeof 查询类型的大小 sizeof... 查询形参包的大小(C++11 起) typeid 查询类型的类型信息 noexcept 查询表达式是否能抛出异常(C++11 起) alignof 查询类型的对齐要求(C++11 起)

• 运算符优先级定义了运算符绑定到它的各个实参的顺序
• 替代表示是一些运算符的其他代用书写方式
• 运算符重载允许对用户定义的类指定各运算符的行为。

转换

• 标准转换是从一个类型到另一类型的隐式转换
• const_cast 转换
• static_cast 转换
• dynamic_cast 转换
• reinterpret_cast 转换
• 显式类型转换，使用 C 风格写法和函数风格写法
• 用户定义转换使得可以指定源自用户定义类的转换

内存分配

• new 表达式动态地分配内存
• delete 表达式动态地解分配内存

其他

• 常量表达式能在编译期求值并在编译期语境（如模板实参、数组大小等等）中使用
• sizeof
• alignof
• typeid
• throw 表达式

初等表达式

任何运算符的操作数都可以是其他的表达式或初等表达式（例如，1 + 2 * 3 中 operator+ 的操作数是子表达式 2 * 3 和初等表达式 1）。

初等表达式包括以下各项：

• this
• 字面量（例如 2 或 "Hello, world"）
• 标识表达式，包括
  • 经过适当声明的无限定的标识符（例如 n 或 cout），
  • 经过适当声明的有限定的标识符（例如 std::string::npos），以及
  • 在声明符中将要声明的标识符

lambda 表达式	(C++11 起)
折叠表达式	(C++17 起)
requires 表达式	(C++20 起)

括号中的任何表达式也被归类为初等表达式：这确保了括号具有比任何运算符更高的优先级。括号保持值、类型和值类别不变。

字面量

字面量是 C++ 程序中用以表现嵌入到源代码中的常量值的记号。

• 整数字面量是整数类型的十进制、八进制、十六进制或二进制 (C++14 起)的数值
• 字符字面量是有下列类型之一的单个字符：

• char 或 wchar_t

char16_t 或 char32_t	(C++11 起)
char8_t	(C++20 起)

• 浮点字面量是 float、double 或 long double 类型的值
• 字符串字面量是有下列类型之一的字符序列：

• const char[] 或 const wchar_t[]

const char16_t[] 或 const char32_t[]	(C++11 起)
const char8_t[]	(C++20 起)

• 布尔字面量是 bool 类型的值，即 true 和 false

nullptr 是指针字面量，指定一个空指针值 用户定义字面量是用户指定的类型的常量值

(C++11 起)

完整表达式

成分表达式 的定义如下：

• 表达式的成分表达式是该表达式自身。
• 花括号初始化器列表 或表达式列表的成分表达式是对应列表中所有元素的成分表达式。
• 形式为 = 初始化器子句 的 花括号或等号初始化器 的成分表达式是 初始化器子句 的成分表达式。

int num1 = 0;
num1 += 1; // 情况1：num += 1的成分表达式是 num += 1
 
int arr2[2] = {2, 22} // 情况2：{2, 22} 的成分表达式是 2 和 22
                      // 情况3： = {2, 22} 的成分表达式是 {2, 22} 的
                      //        成分表达式（也就是 2 和 22）

表达式 E 的立即子表达式是：

• E 的操作数的成分表达式，

E 创建聚合体对象时，该初始化中用到的每个默认成员初始化器的成分表达式。

(C++14 起)

E 是 lambda 表达式时，以复制捕获的实体的初始化以及捕获的初始化器的成分表达式，

(C++11 起)

• E 隐式调用的函数调用，或
• E 是函数调用或隐式调用了函数时，该调用中用到的每个默认实参的成分表达式。

表达式 E 的子表达式是 E 的立即子表达式或 E 的立即子表达式的子表达式。注意在 lambda 表达式的“函数体”中出现的表达式不是该 lambda 表达式的子表达式。 (C++11 起)

完整表达式 是：

• 不求值操作数，
• 常量表达式，

立即调用，

(C++20 起)

• 简单声明的声明器或成员初始化器，包括其中初始化器的成分表达式，
• 对在非临时对象或生存期被延长的临时对象的生存期结束时生成的析构函数的调用，或
• 不是其他任何表达式的子表达式的表达式。

如果某个语言构造被定义成产生对函数的隐式调用，那么该语言构造的使用在该定义中会被视为表达式。为了满足在表达式中出现的语言构造的要求而对该表达式的结果应用的转换也会被视为该完整表达式的一部分。

对于初始化器，对实体进行初始化（包括对聚合体的默认成员初始化器求值） (C++14 起)也被视为完整表达式的一部分。

潜在求值表达式

除了以下表达式，其他表达式都潜在求值： sizeof 运算符的操作数 typeid 运算符的操作数，且指定的不是多态类类型的左值	(C++11 前)
以下操作数是不求值操作数，它们不会被求值： typeid 运算符应用到的多态类类型的泛左值以外的表达式 作为 sizeof 运算符的操作数的表达式 noexcept 运算符的操作数 decltype 说明符的操作数 概念定义中的 约束表达式 requires 子句中紧随 requires 关键词后的表达式 在 requires 表达式中的 要求序列 里面出现的表达式 (C++20 起) 除了以下表达式，其他表达式都潜在求值： 不求值操作数 不求值操作数的子表达式	(C++11 起)

弃值表达式

弃值表达式 是只用来实施它的副作用的表达式。从这种表达式计算的值会被舍弃。这样的表达式包括任何表达式语句的完整表达式，内建逗号运算符的左边的实参，以及转换到类型 void 的类型转换表达式的实参。

弃值表达式的计算结果永远不会进行数组到指针和函数到指针转换。只有在该表达式是 有 volatile 限定的左值 (C++11 前)泛左值 (C++11 起)，并具有下列形式之一（必须为它的内建含义，可以有括号）时才会进行左值到右值转换：

• 标识表达式（id-expression）
• 数组下标表达式
• 类成员访问表达式
• 间接寻址
• 成员指针操作
• 条件表达式，它的第二个和第三个操作数都是这些表达式中的一种
• 逗号表达式，它的右操作数是这些表达式中的一种。

此外，如果该左值拥有具有 volatile 限定的类类型，那么要求用 volatile 复制构造函数来初始化作为结果的右值临时量。

如果表达式（经过可能会发生的任何左值向右值转换之后）是非 void 纯右值，那么就会进行临时量实质化。 当表达式丢弃了声明为 [[nodiscard]] 的值，而它不是转换到 void 类型的表达式时，编译器可以产生警告。

(C++17 起)

表达式等价 若干表达式 e1、e2、···、eN 在满足以下所有条件时表达式等价： 它们具有相同效果 它们要么都是常量子表达式，要么都不是常量子表达式 它们要么都潜在抛出，要么都不潜在抛出 当且仅当 e1 与 e2 表达式等价时，e1 表达式等价于 e2（这意味着此时 e2 也表达式等价于 e1）。

(C++20 起)

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告	应用于	出版时的行为	正确行为
CWG 1054	C++98	为 volatile 变量赋值可能会由于需要对赋值结果 进行左值到右值转换而产生不必要的读操作	引入弃值表达式并将该情况排除在 需要进行该转换的情况之外
CWG 1343	C++98	聚合初始化中析构函数调用的顺序尚未指定	正确指定了聚合初始化中的完整表达式
CWG 1383	C++98	弃值表达式中会应用左值到右值转换的表达式列表也覆盖了重载的运算符	只覆盖内建运算符
CWG 1576	C++11	不会对弃值 volatile 亡值表达式应用作指导右值转换	此时会应用该转换
CWG 2249	C++98	在声明符中将要声明的标识符不是标识表达式	是标识表达式
CWG 2431	C++11	对绑定到引用的临时量的析构函数的调用不是完整表达式	是完整表达式