C++ 运算符辨析——优先级与结合律

运算符的优先级

图源摘自C++ Primer第五版

如何记忆？其实大部分不用记忆，因为大部分符号是符合数学认知规律的，比如乘除>加减>逻辑>赋值>逗号（比方说数学上我们说\(a<3\wedge b<4\)，你绝不可能想到先运算\(3\wedge b\)吧）。不过有一些让人容易混淆的占少数，这里列出一些我认识的：

• 自增自减的优先级非常高！他们的优先级高于引用和解引用，所以*p++和*(p++)是相当容易弄晕的。

• 类型转换的优先级很高！C++转换的可读性很好，不必多言，不过C风格转换不那么直观，由于优先级很高，它一般只作用于最近的一个变量。

• <<和>>和优先级比较高，仅在加减之下。l + r >> 1可以求中点值。另外使用cin和cout也要注意，不要发癫了。

• 三目运算符可以嵌套得到ifelse的效果，如a.x!=b.x ? a.x<b.x : a.y!=b.y ? a.y<b.y : a.z<b.z

优先级和类型声明推断

然而上面的表还有一部分没有被注意到，那就是第二大栏。怎么连函数调用类型构造都来了？在面对一个复杂类型的声明时，优先级规律仍然有效。

一个变量的类型可能是什么？无非是普通类型，指针，引用，数组，函数这些，他们都可以用上面的规则推断出来。

比如典中典例子：int *a[10]和int (*a)[10]，中括号的优先级比星号高，因此a先与[10]结合成为数组，数组的类型是*，什么*？是int*。而第二个打了括号，a先和*结合成为指针，指针指向的类型是？int[10]。

再比如函数指针和返回指针的函数：int *f(int)和int (*f)(int)，第一个f先和括号结合，成为函数，返回类型是int*，第二个打了括号就先和*结合为指针，指针指向的类型是一个函数？什么函数？参数int返回int的函数。

两个还可以混在一起，这个时候数组往往放在后面：比如int(& (*f)()) [10]，我们从内往外按优先级结合，这是一个指针，指向一个函数，函数返回一个引用，是int[10]的引用。

结合律和求值顺序

结合律在上面表格的最左一列，给出的信息并不令人意外。一元运算符不存在结合律，大部分二元运算符常规运算的结合律为左，即a+b+c会先计算a+b，结果再执行+c。逗号也会严格从左向右执行。比较运算符也是先左后右。不过各种赋值结合律为右，这意味这可以使用a = b = c的连环赋值方式，将c赋值给b，再将结果赋值给a。

求值顺序则是另一个问题，相当于“交换律”，提到求值顺序就不得不提谭浩强书中大名鼎鼎的的i++ + i或者a[i]=i++问题，这个问题等于在问a+b先确定a还是先确定b？在标准规范的今天，我们的答案是“未定义”！也就是说先求任何一边的值都是允许的。标准没有作出规定，编译器也不会判断这些东西，实际应用中不应该出现这种情况。

实际上，绝大部分运算符都没有规定求值顺序，这些会妨碍优化。确认不会因为求值顺序出现错误是程序员的责任。唯一的例外是&&和||，这两个逻辑运算符会严格按照短路规则从左到右求值，在确定结果后就不再继续运算。