2.5 表达式和运算符
21天学通Java（第6版）
表达式是一条能够提供值的语句。最常见的是数学表达式，如下面的例子所示：
这3条语句都是表达式—它们提供了可被赋给变量的值。第1条语句将字面量3赋给变量x。第2条语句将变量x的值赋给变量y。在第3条语句中，乘法运算符*用来将x和y相乘，结果存储在变量z中。
表达式可以是任何变量、字面量和运算符的组合，也可以是方法调用，因为方法能够将一个值返回给调用它的类或对象。
您知道，表达式所提供的值称为返回值。在Java程序中，可将这个值赋给变量或以其他方式使用。
大多数Java中的表达式使用了运算符，如*。运算符是一些特殊符号，用于数学函数、赋值语句和逻辑比较。
2.5.1 算术运算符
在Java中，有5种用来完成基本算术运算的运算符，如表2.3所示。
每个运算符都有两个操作数，一边一个。减法运算符也可以用来对单个操作数求反，即将操作数与−1相乘。
使用除法时，要注意操作数的类型。如果将除法运算的结果存储在整型变量中，结果将向下取整，因为int类型不能处理浮点数。
例如，如果将结果存储在int变量中，则表达式31/9的结果为3。
使用运算符%的求模运算得到的是除法运算的余数。例如，31%9的结果是4，因为31被9除的余数是4。
很多针对整数的算术运算的结果为int值，而不管操作数是什么类型。处理其他数值类型，如浮点数或长整型时，应确保操作数的类型与所需结果的类型相同。
要创建的下一个项目是个Java类，它演示了Java的简单算术运算。为此，在NetBeans中新建一个名为Weather的空Java文件，并在源代码编辑器中输入程序清单2.2所示的代码。输入完毕后将该文件存盘。
程序清单2.2 源代码文件Weather.java
选择菜单“运行”>“运行文件”运行该程序，它将在NetBeans“输出”窗口中生成如下输出：
输出：
该Java应用程序的第3～12行使用算数运算符将华氏温度转换为摄氏温度。
- 第3行：声明浮点变量fah，并将其初始化为86。
- 第4行：显示fah的当前值。
- 第5行：第一个注释，解释了该程序的功能。这些注释将被Java编译器忽略。
- 第7行：将fah的值减去32。
- 第9行：将fah的值除以9。
- 第11行：将fah的值乘以5。
- 第12行：将fah的值转换为摄氏温度后，再次显示它。
- 第14～23行与此类似，但执行相反的转换—将摄氏温度转换为华氏温度。
2.5.2 再谈赋值
给变量赋值的语句是一个表达式，因为它生成一个值。因此，可以像下面这样将赋值语句连在一起：
在这条语句中，所有3个变量（x、y和z）的值最后都为7。
在赋值之前，将首先计算赋值表达式右边。因此，可以这样使用表达式语句：
在表达式x = x + 2中，首先计算x+2；然后将结果（7）赋给变量x。
在编程中，使用表达式来修改变量的值是一项常见的任务。有几个专门用于这方面的运算符。
表2.4列出了这些赋值运算符及等效的表达式。
警告这些简化的赋值运算符与它们所代表的更长的赋值语句等效。然而，如果赋值语句的一边是复杂的表达式，将出现不再等效的情况。例如，如果x等于20，y等于5，下面两条语句的结果将不同：
有疑问时，应使用多条赋值语句来简化表达式，而不要使用简化的运算符。
2.5.3 递增和递减运算符
另一种常见的编程任务将整型变量加1或减1。有专门用于完成这种运算的运算符：递增和递减运算符。对变量做递增运算意味着将它的值加1，做递减运算意味着将它的值减1。
递增运算符是++，递减运算符是−−。这些运算符位于变量名的前面或后面，如下所示：
其中语句x = x++将变量x的值从7增加到8。
递增和递减运算符可放在变量名的前面或后面，这将影响表达式的结果。
如果递增和递减运算符位于变量名前面，则被称为前缀运算符；如果位于变量名后面，则被称为后缀运算符。
在简单表达式（如counts--;）中，无论使用前缀还是后缀运算符，结果都相同，因此它们可以互换。然而，当递增和递减运算符被用于更复杂的表达式中时，选择前缀还是后缀运算符就至关重要。
请看下面的代码：
上述3个表达式由于前缀和后缀运算符的差别而产生完全不同的结果。
使用后缀运算符时，先使用变量的值，再将变量递增或递减。因此，在y = x++中，先将x的值赋给y，再将x的值加1。
使用前缀运算符时，先将变量递增或递减，再使用变量的值。例如，在z = ++x中，先将x的值加1，再将x的值赋给z。
上述代码的最终结果是，y等于42，z等于44，x等于44。
如果对此还不清楚，下面的例子再次通过注释描述了每一步的情况：
警告在特别复杂的表达式中使用递增和递减运算符时，很可能得到意外的结果。“将x自增之前将x的值赋给y”这一概念不再完全正确，因为Java总是先计算表达式右边的内容，然后再把结果赋给表达式左边的变量。Java在处理表达式之前会存储一些值，以便后缀运算符能够像本节介绍的那样工作。当包含前缀和后缀运算符的复杂表达式的结果不同于您的期望时，请将该表达式拆成多个语句，以简化它。
2.5.4 比较运算符
Java有几种可用于对变量之间、变量和字面量（或其他类型的信息）之间进行比较的运算符。
这些运算符用于返回布尔值（true或false）的表达式，表达式的返回值取决于比较的结果是真还是假。表2.5列出了这些比较运算符。
表达式age<25的结果为true还是false取决于age的值。由于这里的age为45（比25大），因此isHip为布尔值false。
2.5.5 逻辑运算符
结果为布尔值的表达式（如比较运算）可以被组合成更加复杂的表达式。这是通过逻辑运算符来实现的，逻辑运算符用于逻辑组合：AND、OR、XOR和逻辑NOT。
对于AND组合，可使用逻辑运算符&或&&。当两个布尔表达式通过&或&&组合在一起后，仅当两个布尔表达式都为真时，整个表达式的结果才为true。
请看下面的例子：
这个表达式将两个比较表达式（score > 75000和playerLives <10）组合在一起。如果这两个表达式都为真，则true被赋给变量extraLife；在其他情况下，false被赋给extraLife。
&和&&之间的差别在于Java对组合表达式所做的工作量。如果使用&，则不管什么情况下，&两边的表达式都将被计算；如果使用&&，则当左边的表达式为false时，将不计算右边的表达式。
对于OR组合，可使用逻辑运算符|或||。如果运算符两边的任何一个布尔表达式为真，则组合表达式的结果为true。
请看下述示例：
该表达式合并了两个比较表达式：score > 75000和playerLevel == 0。如果这两个表达式中的任何一个为真，则true被赋给变量extraLife；仅当这两个表达式都是false时，false才被赋给extraLife。
注意，这里使用的是||，而不是|。因此，如果score > 75000为true，则extraLife将被设置成true，而第二个表达式不会被计算。
用于XOR合并的逻辑运算符只有一个：^。仅当被合并的两个布尔表达式的值相反时，整个表达式的结果才为true；如果两个表达式都是true或都是false，则^运算符的结果为false。
NOT组合使用逻辑运算符!，后面跟一个表达式。它对布尔表达式的值求反，这与用负号来改变数字的符号相同。例如，如果age<30的结果为true，则!(age<30)的结果将为false。
首次见到这些逻辑运算符时，可能觉得它们完全不符合逻辑。在本周余下的课程中，您将大量地使用它们，尤其是在第5章。
2.5.6 运算符优先级
当表达式中有多个运算符时，Java有一套优先级用来判断运算符的执行顺序。在许多情况下，优先级决定了整个表达式的最终值。
例如，请看下面的表达式：
变量y的值为5还是8取决于哪个算术运算先被处理。如果先计算表达式6+4，则y的值为5；否则为8。
通常，从先到后的顺序如下：
1．递增和递减运算；
2．算术运算；
3．比较运算；
4．逻辑运算；
5．赋值运算。
如果两个运算的优先级相同，则左边的比右边的先被处理。表2.6列出了Java中众多运算符的优先级。排在越前面的运算符的优先级越高。
表2.6 运算符优先级
表2.6中的多个运算符都将在本周后面的课程中介绍。
回过头来看表达式y =6 + 4 / 2。表2.6表明，除法先于加法计算，因此y的值为8。
要改变表达式求值的顺序，可以用圆括号将需要先计算的表达式括起。可以嵌套圆括号以确保按所需的顺序对表达式进行求值—最里边的圆括号内的表达式最先被计算。
下述表达式的结果为5：
因为先计算6 + 4，得到10，然后再除以2，最后的结果为5。
圆括号还可以提高表达式的可读性。如果不能一眼看出表达式的优先级，可以添加圆括号来强制转换为希望的优先级，使语句更容易理解。