第2.6章: 运算符

一元加与一元减

一元加（+a）与一元减（-a）运算符作用于单个操作数。 它们与需要左右两个操作数的二元 + 和 - 不同。

• +a 只是原样给出 a 的值。很少显式使用它。
• -a 产生 a 的加法逆元（取负）。对有符号整数，这会翻转符号。

#include <fast_io.h>
#include <cstdint>

int main()
{
    using namespace ::fast_io::iomnp;

    ::std::int32_t x{42};

    println("+x = ", +x); // 42 (unary plus does nothing)
    println("-x = ", -x); // -42 (unary minus negates the value)

    // With unsigned types, -a wraps modulo 2^N
    ::std::size_t u{5};
    println("-u = ", -u); // wraps around (large value depending on size_t width)

    // Special case: INT_LEAST32_MIN
    ::std::int_least32_t mn{INT_LEAST32_MIN};
    // println(-mn); // UB: negating INT_LEAST32_MIN cannot be represented in 32-bit signed
}

要点：一元加实际上什么也不做，而一元减对操作数取负。 对无符号类型，取负以 2^N 取模进行，所以 -u 的结果是回绕而非真正的负数。 对有符号类型，要小心 INT_LEAST32_MIN：它的绝对值无法用 32 位表示，因此 -INT_LEAST32_MIN 是未定义行为。

特殊情况：INT_LEAST32_MIN

常量 INT_LEAST32_MIN 表示 ::std::int_least32_t 能存储的最小值。在大多数系统上它是 -2147483648。

用一元减运算符对这个值取负（-mn）是一个危险的边缘情况：

• 从数学上讲，-(-2147483648) 应当是 +2147483648。
• 但 ::std::int_least32_t 最多只能表示到 +2147483647。
• 这意味着结果无法被表示，在 C++ 中这是未定义行为（UB）。
• 请使用更宽的类型，例如 ::std::int64_t safe = -static_cast<::std::int64_t>(mn); —— 这将在后续章节中讲解。

#include <fast_io.h>
#include <cstdint>

int main()
{
    using namespace ::fast_io::iomnp;

    ::std::int_least32_t mn{INT_LEAST32_MIN};
    println("mn = ", mn); // prints -2147483648

    // println(-mn); // UB: cannot represent +2147483648 in 32-bit signed
}

要点：在 32 位有符号类型中对 INT_LEAST32_MIN 取负是未定义行为。 安全的做法是使用更宽的类型或无符号类型，但这些策略的细节将在本教程后续部分讲解。

自增与自减

C++ 提供了 ++ 与 -- 运算符。 我们应当优先使用 ++i（前置自增）而不是 i++（后置自增），因为 i++ 会创建一个临时副本，效率更低。

#include <fast_io.h>
#include <cstddef>

int main()
{
    using namespace ::fast_io::iomnp;

    ::std::size_t i{5};

    println("i = ", i);   // 5
    ++i;                  // pre-increment
    println("++i = ", i); // 6

    // Post-increment pseudo-code:
    // auto temp = i;
    // ++i;
    // return temp;

    i = 5;
    println("i++ returns ", i++); // prints 5 (old value)
    println("i after i++ = ", i); // prints 6
}

比较运算符

#include <fast_io.h>
#include <cstddef>

int main()
{
    using namespace ::fast_io::iomnp;

    ::std::size_t a{10};
    ::std::size_t b{20};

    println("a == b: ", a == b); // 0
    println("a != b: ", a != b); // 1
    println("a < b: ", a < b);   // 1
    println("a > b: ", a > b);   // 0
}

三路比较运算符 <=>

三路比较运算符（<=>）执行三方比较。 它返回一种序关系结果：小于、等于或大于。 使用 fast_io，你可以直接把结果打印为 <、= 或 >。

#include <fast_io.h>
#include <compare>
#include <cstddef>

int main()
{
    using namespace ::fast_io::iomnp;

    ::std::size_t a{10};
    ::std::size_t b{20};

    auto result = (a <=> b);

    println(result); // fast_io prints < (since a < b)

    a = 20;
    b = 20;
    println(a <=> b); // prints =

    a = 30;
    b = 20;
    println(a <=> b); // prints >
}

条件运算符 ?:

条件运算符（?:）根据条件在两个表达式之间选择。 它有时被称为“三元运算符”。

#include <fast_io.h>
#include <cstddef>

int main()
{
    using namespace ::fast_io::iomnp;

    ::std::size_t a{10};
    ::std::size_t b{20};

    ::std::size_t max = (a > b) ? a : b;
    println("max = ", max); // 20
}