Операции в C++

Оператор присваивания: =

int i = 10;

Арифметические

Бинарные: + - * / %

i = (20 * 3) % 7;

Унарные операции инкремента и декремента: ++ --

int k = i++;
int l = --i;

int a = 10; // a = 10
int b = ++a; // префиксный инкремент возвращает новое значение => b = 11 и a = 11
int c = a++; // постфиксный инкремент возвращает старое значение => с = 11 и a = 12

Логические

Бинарные: && ||

b = (a == 0) || (1 / a < 1);

Важным отличием логических бинарных операций заключается в том, что выполнение эти операций происходит "лениво".

Унарные: !

bool b = !(k == l);

Сравнения: == != > < >= <=

Приведения типов: (type)

double d = 3.1415;
float f = (int)d; // округление до ближайшего снизу целого числа

Выражениям так же как и значениям в C++ приписывается некоторые типы. Например, если a и b — это переменные типа int, то выражения (a + b), (a - b), (a * b) и (a / b) тоже будут иметь тип int. Важно всегда понимать, какой тип у выражения, которое вы написали в программе. Давайте проиллюстрируем это на следующем примере:

int a = 20;
int b = 50;
double d = a / b; // d = 0, оба аргумента целочисленные, а значит деление целочисленное 

Как исправить этот код, чтобы получить вещественное значение в переменной d? Для этого хотя бы один из аргументов оператора деления должен иметь типа double. Этого можно добиться при помощи уже известного нам оператора приведения типов:

double d = (double)a / b; // d = 0.4

Почему это сработало? Дело в том, что операторы для встроенных типов C++ всегда работают с одинаковыми типами аргументов. Если аргументы имеют разные типы, то происходит преобразование типов (promotion).


Правило преобразования встроенных типов в операторах
Рассмотрим выражение (a + b), где вместо '+' может стоять любой другой подходящий оператор.

• Если один из аргументов имеет числовой тип с плавающей точкой, то второй аргумент приводится к этому типу (например, при сложении double и int значение типа int приводится к double). 
• Если оба аргумента имеют числовой тип с плавающей точкой, то выбирается наибольший из этих типов (например, при сложении double и float значение типа float приводится к double). 
• Если оба аргумента целочисленные, но их типы меньше int, то оба аргумента приводятся к типу int (например, при сложении двух значений типа char они оба сначала приводятся к int).
• Если оба аргумента целочисленные, то аргумент с меньшим типом приводится к типу второго аргумента (например, при сложении long и int значение типа int приводится к long).
• Если оба аргумента целочисленные и имеют тип одного размера, то предпочтение отдаётся беззнаковому типу (например, при сложении int и unsigned int значение типа int приводится к unsigned int).

Несколько важных следствий

• Следите за тем, какие типы участвуют в выражении, от этого может зависеть его значение.
• Не стоит использовать целочисленные типы меньше int в арифметических выражениях, они всё равно будут приведены к int.
• Не стоит смешивать unsigned и signed типы в одном выражении, это может привести к неприятным последствиям.

Для иллюстрации последнего следствия давайте рассмотрим следующий пример:

unsigned from = 100;
unsigned to = 0;
for (int i = from; i >= to; --i) {  ....  }

Сколько итераций сделает этот цикл? На самом деле этот цикл — бесконечный: в условии цикла проверяется i >= to, где тип i — int, а тип to — unsigned int. Так как операторы всегда применяются к одинаковым встроенным типам, то в данном случае значение переменной i (в соответствии с правилом 4) будет преобразовано к unsigned int, а значения этого типа всегда неотрицательны, т.е. >= 0. Другими словами, когда пременная i станет равной -1, то в условии будет проверяться (unsigned)-1 >= 0, где  (unsigned)-1 = UINT_MAX (UINT_MAX — максимальное значение, которое может принимать переменная типа unsigned int).

Сокращённые версии бинарных операторов: += -= *= /= %=

// d = d * (i + k)
d *= i + k;