历史上

C++表达式和语句有啥区别

在最早的通用编程语言中，如FORTRAN，这种区别是非常清楚的。在FORTRAN中，一个语句是一个执行单位，是你做的一件事。它不被称为 "行 "的唯一原因是有时它跨越了很多行。一个表达式本身不能做任何事情，你必须把它分配给一个变量。在FORTRAN中表达式是一个错误，因为它不做任何事情。你必须对这个表达式做一些事情。

FORTRAN并没有我们今天所知的语法，这个语法是和Backus-Naur Form（BNF）一起发明的，是Algol-60定义的一部分。当时，语义上的区别（"有一个值 "与 "做某事"）被载入了语法中：一种是表达式，另一种是语句，解析器可以将它们区分开来。

后来语言的者模糊了这种区别：他们允许表达式做事情，也允许语句有一个值。的设计者意识到，如果允许你评估一个表达式并丢弃其结果，就不会造成任何伤害。在C语言中，每一个语法表达式都可以通过在结尾处加一个分号而成为一个语句。

表达式和语句的这种模糊性出现在所有的C语言衍生语言中（C、C++、C#和），它们仍然有一些语句（如while），但几乎允许任何表达式作为语句使用。

这两个 "语法类别" 会导致重复劳动。例如，C语言有两种形式的条件，if语句和?:表达式。

有时，人们希望有这样的重复：例如，在标准的C语言中，只有语句可以声明一个新的局部变量，但这种能力非常有用，GNU C编译器提供了一个GNU扩展（语句表达式），使表达式也可以声明一个局部变量。

而其他语言的设计者不喜欢这种重复，他们很早就看到，如果表达式可以有副作用，也可以有值，那么语句和表达式之间的语法区别就不是那么有用了，所以他们把它去掉了。Haskell、Icon、Lisp和ML都是没有语句的语言，它们只有表达式。即使是类似结构的循环和条件形式也被认为是表达式，而且它们有值。

一些区别描述

  • 表达式会进行计算产生一个结果（结果的三个方面：值、类型和值类别），而语句不会。
  • 表达式可以在语句中使用，但不能反过来使用。不过，一个例外是lambda表达式，它表示一个函数，因此可以包含函数可以包含的任何内容，除非该语言只允许有限的lambdas。
  • 两种类型都可以组合，但只要类型匹配，大多数表达式都可以任意组合。每种类型的语句都有自己的组合其他语句的方式。表达式可以使用操作符“水平地”组合成更大的表达式，而语句只能通过一个接一个地编写或使用块结构来“垂直地”组合。
  • 命令式语言(Fortran, C, Java，…)强调语句来构造程序，而表达式则是一种事后思考。函数式语言强调表达式。纯函数式语言具有比语句更强大的表达式。
  • 一个例子
#include <tream>
int main() {
    int x;
    x = 2, 3;
    std::cout << x << std::endl;
    return 0;
}

结果：2

#include <iostream>
int f(){ return 2, 3; }
int main() {
    int x;
    x = f();
    std::cout << x << std::endl;
    return 0;
}

结果：3

分析如下：

x=2,3是一个表达式，表达式中逗号操作符“,”的优先级低于赋值运算符“=”。所以这个表达式语句相当于(x=2),3;

return 2, 3;是返回语句，return不属于表达式，只有2,3为表达式。逗号操作符是从左到右计算，所以2,3表达式结算结果是3。

Can programming be liberated from the von Neumann style?: a functional style and its algebra of programs（编程能从冯·诺依曼风格中解放出来吗?:一种函数式风格及其程序代数）

FP，是John Backus创立的支持函数级编程范式的编程语言。它允许消去命名变量。这种语言是在Backus的1977年图灵奖获奖演讲论文《编程可以从冯诺依曼风格中解放出来吗？程序的函数式风格及其代数》中提出的。这篇论文点燃了对函数式语言研究的兴趣，最终导致了现代函数式语言，但不是Backus曾希望的函数级范式。
在他的这篇图灵奖论文中，Backus描述了FP风格与基于lambda演算的语言有着如何不同：
FP系统基于了对叫做泛函形式的一组固定的组合形式的利用。它们加上简单的定义，就是从现存函数建造新函数的唯一方式；它们不使用变量或替代规则，并且它们成为程序相关的代数的运算操作。FP系统的所有函数都是一种类型的：它们映射对象到对象之上并总是接受一个单一实际参数。
FP自身在学术界之外从未被大量使用。在1980年代，Backus创建了后继语言FL，它也保持为研究项目。

冯诺依曼风格是一种语句与表达式的编程风格，而函数式编程风格是建立在使用组合形式创建程序的基础上。

C++表达式

表达式（expression）是运算符和它们的操作数的序列，它指定一项计算。表达式的求值可以产生一个结果（比如 2+2 的求值产生结果 4），也可能产生副作用（比如i = 5; i++;的副作用i变成6）。

常见运算符

赋值

自增
自减

算术

逻辑

比较

成员访问

其他

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

++a
--a
a++
a--

+a
-a
a + b
a - b
a * b
a / b
a % b
~a
a & b
a | b
a ^ b
a << b
a >> b

!a
a && b
a || b

a == b
a != b
a < b
a > b
a <= b
a >= b
a <=> b

a[b]
*a
&a
a->b
a.b
a->*b
a.*b

a(...)
a, b
? :

特殊运算符

static_cast 转换一个类型为另一相关类型
dynamic_cast 在继承层级中转换
const_cast 添加或移除 cv 限定符
reinterpret_cast 转换类型到无关类型
C 风格转型 以 static_cast 、 const_cast 及 reinterpret_cast 的混合转换一个类型到另一类型
new 创建有动态存储期的对象
delete 销毁先前由 new 表达式创建的对象，并释放其所拥有的区域
sizeof 查询类型的大小
sizeof... 查询形参包的大小(C++11 起)
typeid 查询类型的类型信息
noexcept 查询表达式是否能抛出异常(C++11 起)
alignof 查询类型的对齐要求(C++11 起)

初等表达式：任何运算符的操作数都可以是其他的表达式或初等表达式。

初等表达式包括以下各项：

  1. 字面量（例如 2 或 "Hello, world"）
  2. 标识表达式，包括经过适当声明的无限定的标识符（例如 n 或 cout）或者经过适当声明的有限定的标识符（例如 std::string::npos）
  3. lambda 表达式 (C++11)
  4. 折叠表达式 (C++17)
  5. requires 表达式 (C++20)
  6. 括号中的任何表达式也被归类为初等表达式

常量表达式：定义能在编译时求值的表达式。这种表达式能用做非类型模板实参、数组大小，并用于其他要求常量表达式的语境（上下文）。

不求值表达式：运算符 typeid、sizeof、noexcept 、 decltype (C++11 起)和requires 表达式 的操作数是不求值表达式，因为这些运算符仅查询其操作数的编译期性质。因此，std::size_t n = sizeof(std::cout << 42); 不进行控制台输出。不求值的运算数被当做完整表达式 (C++14 起)，所以要符合表达式的一些要求。

弃值表达式：弃值表达式是仅用来实施其副作用的表达式。从这种表达式计算的值被舍弃。这样的表达式包括任何表达式语句的完整表达式，内建逗号运算符的左边的实参，以及转型到类型 void 的转型表达式的实参。运算符delete是弃值表达式，因其返回值是void类型。

求值顺序：求值任何表达式的任何部分，包括求值函数参数的顺序都是未说明的（除了一些例外）。编译器能以任何顺序求值任何操作数和其他子表达式，并且可以在再次求值同一表达式时选择另一顺序。

#include <cstdio>
int a() { return std::puts("a"); }
int b() { return std::puts("b"); }
int c() { return std::puts("c"); }
void z(int, int, int) {}
int main() {
    z(a(), b(), c());       // 允许全部 6 种输出排列
    return a() + b() + c(); // 允许全部 6 种输出排列
}

可能的输出：

b
c
a
c
a 
b

优先级和结合性：优先级 指定包含多个运算符的表达式中的运算顺序。 结合性指定是否在包含多个具有相同优先级的运算符的表达式中，将操作数分组在其左侧或右侧的一个（a=b=c)。

结合性规定对于一元运算符是冗余的，只为完备而给出：一元前缀运算符始终从右到左结合（delete ++*p 为 delete(++(*p))）而一元后缀运算符始终从左到右结合（a[1][2]++ 为 ((a[1])[2])++）。

优先级和结合性是编译时概念，与求值顺序无关，后者是运行时概念。

优先级

运算符

描述

结合性

1

::

作用域解析

从左到右

2

a++ a--

后缀自增与自减

type() type{}

函数风格转型

a()

函数调用

a[]

下标

. ->

成员访问

3

++a --a

前缀自增与自减

从右到左

+a -a

一元加与减

! ~

逻辑非和逐位非

(type)

C 风格转型

*a

间接（解引用）

&a

取址

sizeof

取大小[注 1]

co_await

await 表达式 (C++20)

new new[]

动态内存分配

delete delete[]

动态内存分配

4

.* ->*

成员指针

从左到右

5

a*b a/b a%b

乘法、除法与余数

6

a+b a-b

加法与减法

7

<< >>

逐位左移与右移

8

<=>

三路比较运算符(C++20 起)

9

< <=

分别为 < 与 ≤ 的关系运算符

> >=

分别为 > 与 ≥ 的关系运算符

10

== !=

分别为 = 与 ≠ 的相等性运算符

11

a&b

逐位与

12

^

逐位异或（互斥或）

13

|

逐位或（可兼或）

14

&&

逻辑与

15

||

逻辑或

16

a?b:c

三元条件[注 2]

从右到左

throw

throw 运算符

co_yield

yield 表达式 (C++20)

=

直接赋值（C++ 类默认提供）

+= -=

以和及差复合赋值

*= /= %=

以积、商及余数复合赋值

<<= >>=

以逐位左移及右移复合赋值

&= ^= |=

以逐位与、异或及或复合赋值

17

,

逗号

从左到右

C++语句

语句（statement）是依序执行的 C++ 程序片段。任何函数体都是语句的序列。

类型：

  1. 表达式语句（expression statement）；
  2. 复合语句（compound statement）；
  3. 选择语句（selection statement）；
  4. 循环语句（iteration statement）；
  5. 跳转语句（jump statement）；
  6. 声明语句（declaration statement）；
  7. try 块；
  8. atomic 与 synchronized 块(TM TS)。
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