演算子¶

算術演算子を中心に、C++ で利用できる演算子を紹介します。本項で紹介されていない演算子については式 - cppreference.com を参照してください。

四則演算と剰余¶

基本的な演算は次の演算子を使うことで可能です。

x + y;  // 加算
x - y;  // 減算
x * y;  // 乗算
x / y;  // 除算
x % y;  // 剰余

0 で除算(剰余)を行うと実行時エラーになるため、注意してください。

ゼロ除算

int div = 100 / 0; // 実行時エラー
int mod = 100 % 0; // 実行時エラー

演算の対象となるいずれかの値が double ( float )の場合、他方の値も double ( float ) として変換された上で演算が行われます。

int ix = 100;
int iy = 50;
double dx = 100.0;
double dy = 50.0;

auto a = ix / iy;  // int = int / int
auto b = ix / dy;  // double = double(intから変換) / double
auto c = dx / iy;  // double = double / double(intから変換)
auto d = dx / dy;  // double = double / double

インクリメント/デクリメント¶

++x;  // 前置インクリメント
x++;  // 後置インクリメント
--x;  // 前置デクリメント
x--;  // 後置デクリメント

前置の場合は、インクリメント/デクリメントの演算が先に行われます。

int a = 5;
int b = 0;

b = ++a;  // aをインクリメントしてから、bに代入する
std::cout << a << std::endl;  // 6
std::cout << b << std::endl;  // 6

対して、後置の場合は、インクリメント/デクリメントの演算以外の処理が先に行われます。

int a = 5;
int b = 0;

b = a++;  // aをbに代入してから、aをインクリメントする
std::cout << a << std::endl;  // 6
std::cout << b << std::endl;  // 5

使用する状況にも依りますが、後置インクリメント/デクリメントよりも前置インクリメント/デクリメントのほうが効率が良いとされています。

ビットの演算¶

ビットに対する演算は次の演算子を使うことで可能です。

~x      // 否定
x << y  // 左シフト
x >> b  // 右シフト
x & y   // 論理積
x | y   // 論理和
x ^ y   // 排他的論理和

std::bitset を使うことで、ビット列(2進数)での表記が確認できます。

#include <bitset>
#include <iostream>

auto bits_a = std::bitset<8>("00001111");  // 15を8ビットで表す: 00001111
std::cout << ~bits_a << std::endl;         // 否定: 11110000
std::cout << (bits_a << 2) << std::endl;   // 左に2シフト: 00111100
std::cout << (bits_a >> 2) << std::endl;   // 右に2シフト: 00000011

auto bits_b = std::bitset<8>("00111100");     // 60を8ビットで表す: 00111100
std::cout << (bits_a & bits_b) << std::endl;  // 論理積: 00001100
std::cout << (bits_a | bits_b) << std::endl;  // 論理和: 00111111
std::cout << (bits_a ^ bits_b) << std::endl;  // 排他的論理和: 00110011

数値型でもビット演算は行なえます。ビットを取り扱う際は、 unsigned が付いた符号なし整数型を利用することが望ましいです。

unsigned int a = 0x0000000f;            // 15
std::cout << std::showbase << std::hex; // 基数のプレフィックスを出力 + 16進法で出力
std::cout << ~a << std::endl;           // 0xfffffff0
std::cout << (a << 2) << std::endl;     // 0x3c
std::cout << (a >> 2) << std::endl;     // 0x3

unsigned int b = 0x0000003c;        // 60
std::cout << (a & b) << std::endl;  // 0xc
std::cout << (a | b) << std::endl;  // 0x3f
std::cout << (a ^ b) << std::endl;  // 0x33

ビット演算で符号あり整数型を避ける理由

符号あり整数型のシフト演算の動作は言語仕様で未定義や処理系定義になっているものがあります。それらを考慮しないで済むように、ビット演算では符号なし整数型を利用することが望ましいです。

// 2の補数表現の場合の例

// 0以上の数値の左シフト
int8_t a1 = 0x40;        // 01000000
int8_t s11 = (a1 << 1);  // 未定義 (C++14 以上では 10000000)
int8_t s12 = (a1 << 2);  // 未定義 (C++20 以上では 00000000)

// 0未満の数値の左シフト
int8_t a2 = 0x80;       // 10000000
int8_t s2 = (a2 << 1);  // 未定義 (C++20 以上では 00000000)

// 0以上の数値の右シフト
int8_t a3 = 0x41;       // 01000000
int8_t s3 = (a3 >> 1);  // 00100000

// 0未満の数値の右シフト
int8_t a4 = 0x80;       // 10000000
int8_t s4 = (a4 >> 1);  // 処理系定義 (C++20 以上では 11000000)

詳細は算術演算子 - cppreference.com を参照してください。

複合代入¶

算術演算子と代入演算子を組み合わせることで、算術と代入を同時に行うことが可能です。

a += b   // a = a + b と同じ
a -= b   // a = a - b
a *= b   // a = a * b
a /= b   // a = a / b
a %= b   // a = a % b
a &= b   // a = a & b
a |= b   // a = a | b
a ^= b   // a = a ^ b
a <<= b  // a = a << b
a >>= b  // a = a >> b

代入演算子は算術演算子よりも後に解釈されます。複合代入も、代入演算子と同様に算術演算子よりも後に解釈されることになります。

int x = 2;
x *= 4 + 3;
std::cout << x << std::endl;  // 14

int y = 2;
y = y * 4 + 3;
std::cout << y << std::endl;  // 11

演算子の優先順位

演算子ごとに解釈される優先順位は決まっています。詳細は C++の演算子の優先順位 - cppreference.com を参照してください。