表达式简介

表达式的基本概念

考虑以下一系列语句，每个语句都定义了一个变量并对其进行了初始化：

// five() 是一个返回值 5 的函数
int five()
{
    return 5;
}

int main()
{
    int a{ 2 };             // 使用字面量值 2 初始化变量 a
    int b{ 2 + 3 };         // 使用计算值 5 初始化变量 b
    int c{ (2 * 3) + 4 };   // 使用计算值 10 初始化变量 c
    int d{ b };             // 使用变量值 5 初始化变量 d
    int e{ five() };        // 使用函数返回值 5 初始化变量 e

    return 0;
}

注意，上述初始化器使用了各种不同的实体：字面量、变量、操作符和函数调用。C++ 以某种方式将所有这些不同的东西转换成一个单一的值，然后可以用作变量的初始值。所有这些初始化器有什么共同点？它们都使用了表达式。在一般的编程中，表达式是由字面量、变量、操作符和函数调用组成的非空序列，用于计算一个值。执行表达式的过程称为求值，产生的结果值称为表达式的结果（有时也称为返回值）。

高级表达式概念

对于高级读者在 C++ 中，表达式的结果可能是以下之一：

一个值（最常见的）

一个对象或一个函数。我们在第 12.2 课——值类别（左值和右值）中讨论返回对象的表达式。

无。这些是非返回值函数调用（在第 2.3 课——空函数（非返回值函数）中介绍）的结果，它们仅被调用以产生副作用。

目前，为了保持简单，我们假设表达式被求值以产生值。

表达式求值过程

当一个表达式被求值时，表达式中的每个项都被求值，直到剩下一个单一的值。以下是一些不同类型的表达式示例，注释表明它们如何求值：

2               // 2 是一个字面量，求值为值 2
"Hello world!"  // "Hello world!" 是一个字面量，求值为文本 "Hello world!"
x               // x 是一个变量，求值为变量 x 持有的值
2 + 3           // 操作符+ 使用操作数 2 和 3 求值为值 5
five()          // 求值为函数 five() 的返回值

如你所见，字面量求值为它们自己的值。变量求值为变量的值。操作符（如操作符+）使用它们的操作数求值为其他值。我们还没有介绍函数调用，但在表达式的上下文中，函数调用求值为函数返回的任何值。

带有副作用的表达式

对于高级读者涉及具有副作用的操作符的表达式稍微复杂一些：

x = 5           // x = 5 具有将 5 赋值给 x 的副作用，求值为 x
x = 2 + 3       // 具有将 5 赋值给 x 的副作用，求值为 x
std::cout << x  // 具有将 x 的值打印到控制台的副作用，求值为 std::cout

表达式的使用场景

关键见解在 C++ 中，任何预期单个值的地方，你都可以使用一个产生值的表达式来替代，表达式将被求值以产生一个单一的值。

表达式不以分号结束，也不能单独编译。例如，如果你尝试编译表达式 x = 5，你的编译器会抱怨（可能是关于缺少分号）。相反，表达式总是作为语句的一部分被求值。例如，考虑这个语句：

int x{ 2 + 3 }; // 2 + 3 是一个没有分号的表达式——分号在包含表达式的语句的末尾

如果你将这个语句分解为其语法，它看起来像这样：

type identifier { expression };

type 可以是任何有效类型（我们选择了 int）。identifier 可以是任何有效名称（我们选择了 x）。而 expression 可以是任何有效表达式（我们选择了 2 + 3，它使用了两个字面量和一个操作符）。

表达式语句

某些表达式（如 x = 5）主要用于它们的副作用（在这种情况下，是将值 5 赋给变量 x）而不是它们产生的值。

相关内容我们在第 1.9 课——字面量和操作符简介中介绍了副作用。

然而，我们上面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的语句是微不足道的。表达式语句是一个由表达式后跟分号组成的语句。当执行表达式语句时，表达式将被求值。因此，我们可以将任何表达式（如 x = 5）转换为一个将被编译的表达式语句（x = 5;）。当表达式在表达式语句中使用时，表达式产生的任何结果都被丢弃（因为它没有被使用）。例如，当表达式 x = 5 求值时，操作符=的返回值被丢弃。这没关系，因为我们只是想将 5 赋给 x。

无用的表达式语句

我们也可以制作编译但没有效果的表达式语句。例如，表达式语句（2 * 3;）是一个表达式语句，其表达式求值为结果值 6，然后被丢弃。虽然在语法上有效，但这样的表达式语句是无用的。一些编译器（如 gcc 和 Clang）如果能够检测到表达式语句是无用的，会产生警告。

子表达式、完整表达式和复合表达式

我们偶尔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 是一个字面量，求值为值 2
2 + 3           // 2 + 3 使用操作符+求值为值 5
x = 4 + 5       // 4 + 5 求值为值 9，然后赋给变量 x

简化一点，子表达式是用作操作数的表达式。例如，x = 4 + 5 的子表达式是 x 和 4 + 5。4 + 5 的子表达式是 4 和 5。一个完整表达式是一个不是子表达式的表达式。上述所有三个表达式（2、2 + 3 和 x = 4 + 5）都是完整表达式。

在非正式语言中，复合表达式是一个包含两个或更多操作符使用的表达式。x = 4 + 5 是一个复合表达式，因为它包含两个操作符的使用（操作符=和操作符+）。2 和 2 + 3 不是复合表达式。