1-10 表达式介绍
表达式
考虑以下一系列语句，每条语句都定义了一个变量并对其进行初始化：
// five() is a function that returns the value 5
int five()
{
return 5;
}
int main()
{
int a{ 2 }; // initialize variable a with literal value 2
int b{ 2 + 3 }; // initialize variable b with computed value 5
int c{ (2 * 3) + 4 }; // initialize variable c with computed value 10
int d{ b }; // initialize variable d with variable value 5
int e{ five() }; // initialize variable e with function return value 5
return 0;
}
请注意，上述初始化器使用了多种不同的元素：字面量、变量、运算符和函数调用。C++ 通过某种机制将这些不同元素转换为单一值，从而可作为变量的初始值。
这些初始化器有何共同点？它们都使用了表达式。
在编程中，表达式expression是指由字面量、变量、运算符和函数调用组成的非空序列，用于计算某个值。执行表达式的过程称为求值evaluation，最终生成的值称为表达式结果result （有时也称返回值return value）。
对于高级读者
在C++中，表达式的结果属于以下类型之一：
- 值（最常见）
- 对象或函数。第12.2节——值类别（左值与右值）将讨论返回对象的表达式。
- 无。此类表达式为不返回值的函数调用（详见第2.3课——空函数（不返回值的函数）），仅为实现副作用而调用
为简化说明，当前阶段我们假设所有表达式评估后均产生值。
当表达式被求值时，表达式内部的每个项都会被求值，直到只剩下单一值。以下是不同类型表达式的示例，注释说明了它们的求值过程：
2 // 2 is a literal that evaluates to value 2
"Hello world!" // "Hello world!" is a literal that evaluates to text "Hello world!"
x // x is a variable that evaluates to the value held by variable x
2 + 3 // operator+ uses operands 2 and 3 to evaluate to value 5
five() // evaluates to the return value of function five()
如你所见，字面量会求值为其自身的值。变量会求值为该变量的值。运算符（如加法运算符）则利用其操作数来求值为其他值。虽然我们尚未涉及函数调用，但在表达式上下文中，函数调用会求值为该函数返回的任意值。
对于高级读者
涉及具有副作用的运算符的表达式会稍显棘手x = 5 // x = 5 has side effect of assigning 5 to x, evaluates to x x = 2 + 3 // has side effect of assigning 5 to x, evaluates to x std::cout << x // has side effect of printing value of x to console, evaluates to std::cout
关键要点
在C++中，凡是预期返回单一值的位置，均可使用生成值的表达式替代，该表达式将被求值以生成单一值。
表达式不以分号结尾，且无法单独编译。例如，若尝试编译表达式 x = 5，编译器会报错（通常是缺少分号）。实际上，表达式始终作为语句的一部分进行求值。
例如，考虑以下语句：
int x{ 2 + 3 }; // 2 + 3 is an expression that has no semicolon -- the semicolon is at the end of the statement containing the expression
若将此语句分解为语法结构，其形式如下：
类型 标识符 { 表达式 }; type identifier { expression };
其中类型可为任意有效类型（此处选取 int），标识符可为任意有效名称（此处选取 x），表达式可为任意有效表达式（此处选取 2 + 3，该表达式包含两个字面量和一个运算符）。
表达式语句
某些表达式（例如 x = 5）主要用于实现其副作用（在此例中，是将值 5 赋给变量 x），而非其产生的值。
相关内容：
我们在第1.9课——字面量与运算符介绍中介绍了副作用。
然而，我们之前提到表达式不能单独执行——它们必须作为语句的一部分存在。幸运的是，将任何表达式转换为等效语句非常简单。表达式语句是由表达式后跟分号组成的语句。当表达式语句被执行时，表达式将被求值。
因此，我们可以将任意表达式（如 x = 5）转换为可编译的表达式语句（x = 5;）。
当表达式用于表达式语句时，其计算结果会被丢弃（因未被使用）。例如表达式 x = 5 计算时，赋值运算符的返回值会被忽略。这完全合理，因为我们本意就是将 5 赋值给 x。
无用表达式语句
我们还可以编写能够编译但毫无作用的表达式语句。例如表达式语句 (2 * 3;) 就是其中一例：其表达式计算结果为 6，但该结果值随即被丢弃。尽管语法上有效，此类表达式语句毫无意义。某些编译器（如 gcc 和 Clang）若能检测到表达式语句无用，会发出警告。
子表达式、完整表达式和复合表达式
我们有时需要讨论特定类型的表达式。为此，我们将定义一些相关术语。
考虑以下表达式：
2 // 2 is a literal that evaluates to value 2
2 + 3 // 2 + 3 uses operator+ to evaluate to value 5
x = 4 + 5 // 4 + 5 evaluates to value 9, which is then assigned to variable x
简而言之，子表达式subexpression是指作为操作数使用的表达式。例如，x = 4 + 5 的子表达式是 x 和 4 + 5。4 + 5 的子表达式则是 4 和 5。
完整表达式full expression是指不属于子表达式的表达式。上述三个表达式（2、2 + 3 和 x = 4 + 5）均为完整表达式。
在日常语言中，复合表达式compound expression是指包含两个或更多运算符使用的表达式。x = 4 + 5 属于复合表达式，因为它包含两个运算符的使用（赋值运算符 = 和加法运算符 +）。而 2 和 2 + 3 则不属于复合表达式。
测验时间
问题 #1
语句和表达式有什么区别？
显示解答
当我们希望程序执行某个操作时，使用语句；当我们希望程序计算某个值时，使用表达式。
问题 #2
判断下列每行语句属于不含表达式的语句、含表达式的语句还是表达式语句。
a)
int x;
显示答案
该语句不包含表达式。这是一个变量定义语句。在此上下文中，x 并非表达式，因为它正在被定义而非被求值。
b)
int x = 5;
显示答案
语句包含一个表达式。int x 是变量定义。等号是复制初始化语法的一部分。等号右侧的初始化表达式是一个表达式。
c)
x = 5;
显示答案
表达式语句。x = 5 是对赋值运算符的调用，包含两个操作数：x 和 5。分号使其成为表达式语句。
d) 附加题：
foo(); // foo is a function
显示答案
函数调用是表达式的一部分，因此这是一个表达式语句。
e) 附加题：
std::cout << x; // Hint: operator<< is a binary operator.
显示答案
运算符<<是二元运算符，因此std::cout必须作为左操作数，x必须作为右操作数。由于这是整个语句，因此它必须是一个表达式语句。
问题 #3
请确定以下程序的输出结果。无需编译此程序，只需在脑海中逐行推导即可。
#include <iostream>
int main()
{
std::cout << 2 + 3 << '\n';
int x{ 6 };
int y{ x - 2 };
std::cout << y << '\n';
int z{};
z = x;
std::cout << z * x << '\n';
return 0;
}
显示答案
5
4
36
浙公网安备 33010602011771号