探究C++中指针与数组运算符优先级
作者:菲杰克PhyJack
C++中与指针和数组相关的运算符优先级,通过实际代码示例解释了运算符的左结合与右结合方式,以及如何使用圆括号()来改变默认的结合顺序,文章还提供了一个优先级表,列出了运算符的优先级和结合性,帮助读者更好地理解复杂表达式中运算符的调用顺序
C++中与指针和数组相关的运算符优先级,通过实际代码示例解释了运算符的左结合与右结合方式,以及如何使用圆括号()来改变默认的结合顺序,文章还提供了一个优先级表,列出了运算符的优先级和结合性,帮助读者更好地理解复杂表达式中运算符的调用顺序,特别对于同时存在左结合和右结合运算符的情况,给出了详细的分析和示例,使读者能够深入理解运算符优先级的实际应用
指针、数组相关的运算符优先级
下表展示了相关运算符的优先级,有4个级别,同级别内的运算符按照结合性依次调用。这4类也是所有运算符中优先级最高的4档,其它的运算符优先级都比它们低:
优先级 | 运算符 | 描述 | 结合性 |
---|---|---|---|
1 | :: | 作用域解析 | 左结合 |
2 | () [] . -> | 强制运算结合,函数形参列表 数组元素下标访问 类的成员访问 类指针的成员访问 | 右结合 |
3 | (int) * & | 强制转换 指针解引用 变量取地址 | 左结合 |
4 | .* ->* | 类的成员函数指针 类指针的成员函数指针 | 左结合 |
容易产生困惑的、需要仔细进行优先级判断的往往是一个左结合加一个右结合,例如:
*ptr[]
(int)a()
&obj->data
obj->*fun()
请记住一个重要方法:当我们需要改变运算符的结合顺序(C++默认的优先级不是我们的意愿)时,可以通过添加()来人为强制指定优先顺序,因为()是除了::以外具有最高优先级的一类运算符。
简单例子:以[]和*为例探讨运算符结合规律
下面的p1, p2是数组,p3是指针:
int *p1[2]; // p1是一个数组,元素个数为2,每个元素为(int*) int *(p2[2]); // 等价于*p2[2],p2是一个数组 int (*p3)[2]; // p3是一个指针,指向一个int数组,这个int数组的元素个数必须是2!
因此只要记住两点即可:
- []的优先级高于*:即
*p1[2]
和*(p1[2])
等价。 - 这个优先级同时适用于定义语句(*为指针定义符)和执行语句(*为解引用符)中:
int *p1[2]; // 定义语句:先看[]:p1是一个数组,元素个数为2,每个元素为(int*)。等价于*(p1[2]) int (*p2)[2]; // 定义语句:先看*: p2是一个指针,指向一个int数组,这个int数组的元素个数必须是2! cout << "*p1[0] = " << *p1[0] << endl; // 执行语句:先看[]:先取第0个元素,再解引用。等价于*(p1[0]) cout << "(*p2)[0] = " << (*p2)[0] << endl; // 执行语句:先看*:先解引用,再取第0个元素
完整示例:
#include <iostream> using namespace std; int main(){ // []的优先级高于*,因此下面的p1是数组,p2是指针: int *p1[2]; // p1是一个数组,元素个数为2,每个元素为(int*)。等价于*(p1[2]) int (*p2)[2]; // p2是一个指针,指向一个int数组,这个int数组的元素个数必须是2! int a = 1, b = 2; int c[2] = {4,5}; p1[0] = &a; p1[1] = &b; p2 = &c; cout << "*p1[0] = " << *p1[0] << endl; cout << "*p1[1] = " << *p1[1] << endl; cout << "*(p1[0]) = " << *(p1[0]) << endl; // 与上面两条等价 cout << "*(p1[1]) = " << *(p1[1]) << endl; cout << "(*p2)[0] = " << (*p2)[0] << endl; cout << "(*p2)[1] = " << (*p2)[1] << endl; return 0; }
输出:
*p1[0] = 1 *p1[1] = 2 *(p1[0]) = 1 *(p1[1]) = 2 (*p2)[0] = 4 (*p2)[1] = 5
复杂例子:探讨当左结合和右结合运算符同时存在时如何界定优先级
下面的例子比较复杂,需要耐心仔细阅读和体会。如果这个例子能搞清楚,那么相信你对运算符优先级的理解将会上升一个档次。
这个例子研究了当左结合和右结合运算符同时存在时的结合顺序,同时也演示了可以使用()强制人为指定结合顺序:
#include <iostream> #include <string> using namespace std; class Student{ public: Student(string name, int id):_name(name),_id(id){} void printInfo(){ cout << "I am a student. My name is " << _name << ". My id is " << _id << endl; } void operator()(){ printInfo(); } protected: string _name; int _id; }; class Student2 : public Student{ public: Student2(string name, int id):Student(name, id){} void printInfo(){ cout << "I am a super Student!!! " << endl; } void operator()(){ cout << "I am Student2!!!" << endl; } }; struct StudentWrapper{ Student* _ps; StudentWrapper(Student* ps):_ps(ps){} Student* operator()(){return _ps;} }; int main(){ // .和(), ->和()平级:从左向右 cout << "-----------------1------------------" << endl; Student s1("Bob",101), s2("Jack", 102); Student *ps1 = new Student("Eric",103); s1.printInfo(); s2.printInfo(); ps1->printInfo(); // .高于*:先结合. cout << "-----------------2------------------" << endl; // 下面这条语句报错:先调用.printInfo(),再*,因此会报错 // *ps1.printInfo(); // error: request for member 'printInfo' in 'ps1' (*ps1).printInfo(); // .和()高于*:先结合()和.(从右向左),最后结合* cout << "-----------------3------------------" << endl; StudentWrapper sw(ps1); // 下面这条语句报错:先结合sw(),再结合.printInfo(),最后结合*,因此会报错 // *sw().printInfo(); // error: request for member 'printInfo' in 'sw.StudentWrapper::operator()()' (*sw()).printInfo(); // correct:先sw(),再*sw(),再(*sw()).printInfo() // 下面这条语句报错:先结合sw(),再结合(),最后结合*,因此会报错 // *sw()(); // error: expression cannot be used as a function (*sw())(); // correct:先sw(),再*sw(),再(*sw())() // (int)和()/[]:先结合()和[],再强转 cout << "-----------------4------------------" << endl; Student2 ss("Alice", 999), sss("Jason", 998), ssArray[2] = {ss, sss}; ss(); // 调用Student2::operator() // 下面这条语句报错,因为会先结合ss(),再强制转换 // (Student)ss(); // error: invalid use of void expression ((Student)ss)(); // correct: 调用Student::operator() // 下面这条语句报错,因为会先结合ssArray[0], 再ssArray[0](),再强制转换 // (Student)ssArray[0](); // error: invalid use of void expression ((Student)ssArray[1])(); // correct:将ssArray[1]强制转换为Student类型后,调用其()方法 // ()高于.*和->*:先结合() cout << "-----------------5------------------" << endl; void (Student::*fp)(); fp = Student::printInfo; // s1.*fp(); // error: must use '.*' or '->*' to call pointer-to-member function in 'fp (...)' (s1.*fp)(); (s2.*fp)(); // ps1->*fp(); // error: must use '.*' or '->*' to call pointer-to-member function in 'fp (...)' (ps1->*fp)(); // (int)高于.*和->*:先结合(int) cout << "-----------------6------------------" << endl; Student2 *ssp = &sss; // Jason void (Student2::*fp2)(); fp2 = Student2::printInfo; (ss.*fp2)(); ((Student)ss.*fp)(); // 先将ss强转为Student,然后调用Student::printInfo(),注意是.*fp而不是.*fp2 ((Student*)ssp->*fp)(); // 先将ssp强转为Student*,然后调用Student::printInfo(),注意是.*fp而不是.*fp2 // *高于.*和->*:先结合* cout << "-----------------7------------------" << endl; (*ssp.*fp2)(); // 先*ssp,再.*fp2 Student2 **sspp = &ssp; (*sspp->*fp2)(); // 先*sspp,再->*fp2 delete ps1; return 0; }
输出:
-----------------1------------------ I am a student. My name is Bob. My id is 101 I am a student. My name is Jack. My id is 102 I am a student. My name is Eric. My id is 103 -----------------2------------------ I am a student. My name is Eric. My id is 103 -----------------3------------------ I am a student. My name is Eric. My id is 103 I am a student. My name is Eric. My id is 103 -----------------4------------------ I am Student2!!! I am a student. My name is Alice. My id is 999 I am a student. My name is Jason. My id is 998 -----------------5------------------ I am a student. My name is Bob. My id is 101 I am a student. My name is Jack. My id is 102 I am a student. My name is Eric. My id is 103 -----------------6------------------ I am a super Student!!! I am a student. My name is Alice. My id is 999 I am a student. My name is Jason. My id is 998 -----------------7------------------ I am a super Student!!! I am a super Student!!!
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