這一節(jié)會更深入地探討表達式。回憶一下，表達式是一段用來表示或計算值的代碼。表達式可以是文字、變量、函數(shù)調(diào)用或者這些的組合，由 +、> 這樣的運算符連接到一起。表達式的值可以賦給變量，在子程序調(diào)用中用作參數(shù)，或者與其它的值組合成為更復(fù)雜的表達式。（這些值在某些情況下甚至可以被忽略掉，如果你想要這么干；這比你想象中更加常見）。表達式是編程的基礎(chǔ)。到目前為止，本書都只是順帶提到了表達式。這一節(jié)會告訴你一個完整的故事（這里會忽略一些不常見的運算符）。

表達式的基礎(chǔ)由文字（比如674、3.14、true 和 ‘X’）、變量和函數(shù)調(diào)用組成。還記得函數(shù)是一個帶返回值的子程序。你可能已經(jīng)看到過一些函數(shù)的例子，比如 TextIO 類的輸入程序以及 Math 類的數(shù)學(xué)計算函數(shù)。

Math 類還包含了一組數(shù)學(xué)常量，在數(shù)學(xué)表達式中非常有用：Math.PI 表示 π （圓周率）、 Math.E 表示 e（自然對數(shù)的基數(shù)）。這些“常量”實際上都是 Math 類中 double 類型的成員變量。它們是數(shù)學(xué)常量的近似值，實際的精確值要求無限長度的數(shù)字。標準的 Integer 類包含了一組與 int 數(shù)據(jù)類型相關(guān)的常量：Integer.MAX_VALUE 是最大的 int，2147483647；Integer.MIN_VALUE 是最小的 int，-2147483648。類似地，Double 類包含了一些與 double 類型相關(guān)的常量。Double.MAX_VALUE 是最大的 double 值，而 Double.MIN_VALUE 是最小的正值。Double 還包含了表示無限的數(shù)值，Double.POSITIVE_INFINITY 和 Double.NEGATIVE_INFINITY。而特殊的 Double.NaN 表示未定義值。例如，Math.sqrt(-1)  的結(jié)果就是 Double.NaN。

文字、變量和函數(shù)調(diào)用都是簡單表達式。通過運算符可以將簡單表達式組合成復(fù)雜表達式。運算符包括 + 將兩個數(shù)值相加，> 比較兩個值大小，等等。當(dāng)表達式中包含了若干運算符時，就會出現(xiàn)優(yōu)先順序問題，它決定了運算符在計算式如何分組。例如，在表達式 “A + B * C” 中，B*C 會先計算，然后結(jié)果再與 A 相加。我們說，乘法  (*) 的優(yōu)先級比加法  (+) 高。如果默認的優(yōu)先級順序不是你想要的，那么可以使用括號明確指定你期望的分組。例如，你可以使用”(A + B) * C” 表明希望先將 A 與 B 相加再乘以 C。

這一節(jié)的后面會對Java中的運算符細節(jié)進行詳細地解釋。Java提供了很多運算符，我不會每個都進行介紹，但是這里會給出大多數(shù)最重要的運算符說明。

2.5.1 算數(shù)運算符

算數(shù)運算符包括加法、減法、乘法和除法。它們的符號分別是 +、-、* 和  /。這些操作可以用于任意類型的數(shù)值：byte、short、int、long、float或double。（它們還可以用在 char 類型上，在這種情況下 char 被當(dāng)做 integer 使用；char 會被轉(zhuǎn)換成它的 Unicode 代碼，并代入算數(shù)運算符操作。）當(dāng)計算機實際計算時，計算中的兩個值必須是相同類型。如果你的程序告訴計算機輸入了兩個不同類型的值，那么計算機會將其中一個轉(zhuǎn)換成另一個的類型。例如，計算 37.4 + 10 這個表達式時，計算機會將整數(shù) 10 轉(zhuǎn)換成實數(shù) 10.0，然后計算 37.4 + 10.0。這被稱為類型轉(zhuǎn)換。通常，你不必關(guān)心表達式中的類型轉(zhuǎn)換，因為計算機會替你自動完成。

兩個數(shù)值（如果必要，會對其中一個進行類型轉(zhuǎn)換）計算后的結(jié)果與其類型一致。如果兩個 int 相乘，結(jié)果是 int；兩個 double 相乘，結(jié)果是 double，這是可預(yù)見的結(jié)果。但是，當(dāng)你使用 / 時必須非常小心。如果兩個 int 相除，結(jié)果是 int；如果商是分數(shù)，會被舍去。例如，7/2 結(jié)果是 3，而不是 3.5。假設(shè)N是整型變量，那么 N/100 結(jié)果不是整數(shù)，并且當(dāng) N 大于 1 時 1/N 等于 0！這是很多常見編程錯誤的根源。可以把其中一個運算符改為實數(shù)，強迫計算機輸出實數(shù)：比如，當(dāng)計算機處理 1.0/N 時，首先把N轉(zhuǎn)成實數(shù)，從而與 1.0 的類型匹配，這樣得到的結(jié)果就是實數(shù)。

Java還提供了計算除法操作的余數(shù)。計算余數(shù)的運算符為 %。如果 A 和 B 都是整數(shù)，那么 A % B 表示 A 除以 B 的余數(shù)。（然而，對于負數(shù)Java中的 % 與數(shù)學(xué)計算中的“取?！辈僮鞑煌Ｔ贘ava中，如果 A 或 B 為負數(shù)，那么 A % B 的結(jié)果也是負數(shù)）。例如，7 % 2 等于 1，34577 % 100 等于 77，50 % 8 等于 2。% 常被用來測試給定整數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)：如果 N % 2 等于0，那么N是偶數(shù)；如果 N % 2 等于 1，那么N是奇數(shù)。一般來說，你可以通過 N % M 結(jié)果是否為 0，判斷整數(shù)N是否可以被M取模。

% 運算符也適用于實數(shù)。通常，A % B 表示從 A 中移除多個 B 后遺留的數(shù)值。例如，7.52 % 0.5 等于 0.02。

最后，你還可能需要一元減法運算符，得到一個數(shù)的負數(shù)。例如，-X 等價于 (-1)*X。出于完備性考慮，Java還提供了一元加法運算符，例如 +X。景觀在實際中沒有任何作用。

順便說一下，+ 操作還可以用來向 String 字符串連接任意類型的值。當(dāng)你使用 + 連接字符串時，這是另一種形式的類型轉(zhuǎn)換，任意的對象都會自動轉(zhuǎn)換為 String。

2.5.2 增加和減少

你會發(fā)現(xiàn)，為變量加 1 是編程中極其常見的操作，為變量減 1 也一樣。可以像下面這樣賦值為變量加 1：

x = x + 1 語句的結(jié)果是，用變量 x 原來的值加 1 后再賦值給變量 x。也可以用 x++ 得到相同的效果（或者你可能會喜歡寫成 ++x）。實際上，這么寫會改變 x 的值，得到的效果與 “x = x + 1″ 一樣。上面的兩個語句可以改為：

類似地，你也可以寫 x–（或 –x）從 x 中減1。也就是說，x– 與 x = x - 1 執(zhí)行了相同的計算。向變量加 1 稱為變量遞增，從變量減 1 稱為變量遞減。運算符 ++ 和 — 分別被稱為遞增運算符和遞減運算符。這些運算符可以用于任何數(shù)值類型的變量，以及char類型的變量（ ‘A’++  結(jié)果是 ‘B’）。

通常，運算符 ++ 和 — 用在語句中，比如 “x++;”  或 “x–;”。這些語句是改變 x 值的指令。然而，將x++、++x、x–或–x作為表達式或表達式的一部分也是合法的。也就是說，你可寫出下面的代碼：

“y = x++;”的效果是 x 變量加1，然后把某個值賦給 y。賦給 y 的值是表達式 x 加 1 之前的值。因此，假設(shè) x 等于 6，那么 “y = x++;” 執(zhí)行后，會將 x 變?yōu)?7，但是 y 的值被賦為 6。因為賦給 y 的是 x 加 1 前的舊值。而另一種寫法，++x 會得到加1后的新值。所以，還是假設(shè) x 等于 6， ”y = ++x;” 會把 x 和 y 都變?yōu)?7。運算符 — 也是類似的用法。

特別要注意，x = x++; 這個語句沒有改變 x 的值！這是因為賦給 x 的是 x 的舊值，即在語句執(zhí)行前 x 的值。最終結(jié)果是，x 增加了 1，但是馬上被改回了原來的值！你還需要記住，x++ 不等同 于 x + 1。表達式 x++ 改變了 x 的值，而 x + 1 沒有改變。

這里會讓你感到困惑，我從學(xué)生程序中看到很多由此造成的bug。我的建議是：不要寫這種讓人困惑的代碼。++ 和 — 只在單獨的語句使用，不要用成表達式。在接下來的示例中，我會遵循這條建議。

2.5.3 關(guān)系運算符

Java提供了布爾比例和布爾表達式表示條件，條件結(jié)果可以為 true 或 false。組織布爾表達式可以通過關(guān)系運算符比較兩個值。

這些運算符可以比較任意數(shù)值類型的數(shù)值。還可以用來比較char類型的值。對字符串來說，< 和="">被定義為根據(jù)字符的 Unicode值 進行比較（結(jié)果并不是完全按照字母順序比較，這可能不是你想要的。所有大寫字母小于小寫字母。）

使用布爾表達式時你應(yīng)當(dāng)記住，對計算機而言，布爾值并沒有什么特殊的地方。在下一章中，你會看到如何在循環(huán)和分支中使用它們。你可以像賦值給數(shù)字變量一樣，給布爾變量賦布爾值。函數(shù)會返回布爾值。

順帶說一下，運算符 == 和 != 也可以用來比較布爾值。在某些情況下這是非常有用的。例如，你可以看下面這段代碼：

關(guān)系運算符 <、>、<= 和="">= 不能比較String值。你可以合法地使用 == 和 != 來比較字符串，但是由于對象行為的差別，可能不會得到你期望的結(jié)果。（== 運算符可以檢查兩個對象的內(nèi)存地址是否相同，而不是判斷對象中值是否相等。對某些對象，在某種情況下，你可能想要做類似的檢查——但字符串不行。下一章我會再討論這個話題。）相反地，你要使用 equals()、equalsIgnoreCase() 和 compareTo()，這些在2.3.3章節(jié)中進行了討論，如何比較兩個字符串。

另一個 == 和 != 不起作用的地方是與 Double.NaN 比較。這個常量表示 double 類型的未定義值。無論 x 的值是否為 Double.NaN，x == Double.NaN 和 x != Double.NaN 都會返回 false！要檢測實數(shù)類型的值 x 是否為 Double.NaN，可以使用函數(shù) Double.isNaN(x) 返回判斷結(jié)果。

2.5.4  布爾運算符

在英語中，復(fù)雜條件通過 and、or 和 not 組合在一起。例如，“If there is a test and you did not study for it…”，and、or 和 not 都是布爾運算符，在Java中也同樣存在。

在Java中，布爾運算符“and”表示為 &&。&& 運算符用來結(jié)合 2 個布爾值。結(jié)果還是 1 個布爾值。如果兩個值都是 true，那么結(jié)果為 true；如果其中一個為 false，那么結(jié)果為 false。例如，如果 x 等于 0 并且 y 等于 0，“(x == 0) && (y == 0)” 結(jié)果為true。

布爾運算符“or”在Java中表示為 ||。（由兩個垂直的行字符 | 組成。）如果 A 或 B 其中一個為 true 或者都為 true，那么表達式 “A || B” 結(jié)果為 true。只有 A 和 B 同時為 false 時，“A || B” 結(jié)果為 false。

運算符 && 和 || 被稱為短路版本的布爾運算符。也就是說，&& 或 || 的第二個操作符不一定會計算。考慮下面這個測試

假設(shè) x 的值實際為 0，在這種情況下，y/x 是未定義的觸發(fā)運算（除0）。然而，計算機永遠不會執(zhí)行這個觸發(fā)，因為當(dāng)計算機對 (x != 0) 計算結(jié)果時，發(fā)現(xiàn)結(jié)果為 false。這時計算機知道  ((x != 0) && 任意表達式) 一定會為 false。因此，它不會再計算對第二個運算符求值。運算被短路，從而避免了除0的情況。（這個聽起來有點偏技術(shù)性，事實也是如此。但有時候，會讓編程生活更輕松些。）

布爾運算符“not”是一元運算符。在Java中用 ! 表示，寫在單個運算對象的前面。例如，假設(shè) test 是一個布爾變量，那么

將會對 test 的值取反，從 true 變?yōu)?false 或者從 false 變?yōu)?true。

2.5.5 條件運算符

任何優(yōu)秀的編程語言都有一些漂亮的小功能。雖然不是必須的功能，但可以讓你在使用時感覺很酷。Java也有，條件運算符中的三元運算符。它有 3 個操作數(shù)，有 2 個部分：,? 和 : 組合在一起。三元運算符形式如下：

計算機會檢測布爾表達式的值。如果值為 true，會計算 expression1，否則計算 expression2。例如：

如果N是偶數(shù)，會把 N/2 賦給 next（即 N % 2 == 0 為 true）；如果N是基數(shù)，會把 (3*N+1) 賦給 next（這里的括號不是必須的，但是會讓表達式更容易理解）。

2.5.6  賦值運算符和類型轉(zhuǎn)換

你可能已經(jīng)對賦值表達式非常熟悉，使用 “=” 將表達式賦值給變量。實際上，在某種意義上 = 也是運算符，可以將它用作表達式或者作為復(fù)雜表達式一部分。表達式 A=B 與向 A 賦值的語句作用相同。因此，如果你想要把 B 的值賦給 A，同時判斷值是否為 0，可以這么寫：

通常，我會強調(diào)不要那么做！

通常，表達式中右邊的類型必須和左邊一致。然而，在某些情況下，計算機會對表達式的值自動轉(zhuǎn)換，以匹配變量的類型。比如在數(shù)值類型 byte、short、int、ong、float、double 中，列表中靠前的類型數(shù)值可以自動轉(zhuǎn)換為列表中靠后的類型。

在不影響語義的情況下，轉(zhuǎn)換應(yīng)當(dāng)自動進行。任何int應(yīng)當(dāng)可以被轉(zhuǎn)換為數(shù)值相同的 double 類型。然而，int 值中有一些超過了short 類型的合法范圍。比如不能將 100000 轉(zhuǎn)為 short，因為 short 的最大值是 32767.

在某些情況下，比如在不能自動轉(zhuǎn)換的情況下你可能想要進行強制轉(zhuǎn)換。這里，你需要使用類型轉(zhuǎn)換。類型轉(zhuǎn)換可以把類型名放在括號里，放在你需要轉(zhuǎn)換的數(shù)值前面。例如：

你可以將任何數(shù)值類型轉(zhuǎn)換為其他數(shù)值類型。然而，你應(yīng)當(dāng)注意，轉(zhuǎn)換過程中可能會改變數(shù)值。例如，(short)100000 等于 -31072。（-31072 是通過 100000 丟掉2個字節(jié)，保留 4 個字節(jié)得到的 short 值——轉(zhuǎn)換中會丟失 2 個字節(jié)的信息。）

當(dāng)你將實數(shù)轉(zhuǎn)為整型時，小數(shù)部分被丟掉了。例如，(int)7.9453 等于 7。另一個類型轉(zhuǎn)換的例子，從 1 到 6 范圍中得到隨機整數(shù)。函數(shù) Math.random() 會返回 0.0 到 0.9999… 之間的實數(shù)，因此 6*Math.random() 的結(jié)果在 0.0 和 5.999… 之間。類型轉(zhuǎn)換操作符 (int) 可以用來將結(jié)果轉(zhuǎn)為整形：(int)(6*Math.random())。因此，(int)(6*Math.random()) 結(jié)果會得到 0、1、2、3、4、5 之間的某個整數(shù)。要得到 1 到 6 之間的隨機數(shù)，可以加 1：”(int)(6*Math.random()) + 1″。（6*Math.random() 周圍的括號是必須的，因為用括號來保證運算的優(yōu)先順序；如果沒有括號，類型轉(zhuǎn)換運算符只能對 6 起效）。

char 類型與整型幾乎等價。你可以將 char 類型賦值給任意整型變量。你還可以將 0 到 65535 內(nèi)的常量賦值給 char 變量。你還可以顯示地在 char 和數(shù)值型之間進行類型轉(zhuǎn)換，比如 (char)97 得到 ‘a(chǎn)’，(int)’+’ 是 43，(char)(‘A’ + 2) 等于 ‘C’。

String 和其它類型之間的不能進行類型轉(zhuǎn)換。任意類型轉(zhuǎn)換成字符串的一種方法，可以將他們與一個空字符串連接。例如，”' + 42 可以得到字符串 “42″。但是還有更好的辦法，使用 String 類中的靜態(tài)方法 String.valueOf(x)。String.valueOf(x) 返回輸入 x 轉(zhuǎn)換得到的 String。例如，String.valueOf(42) 返回字符串 “42″。而且，如果 ch 是一個 char 變量，那么 String.valueOf(ch) 返回長度為 1 的字符串，字符串中內(nèi)容是 ch 變量中的唯一一個字符。

也可以將特定字符串轉(zhuǎn)換為其它類型的值。例如，字符串”10″ 可以被轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為整型值 10，而字符串 “17.42e-2″ 可以轉(zhuǎn)換為 double 值 0.1742。在Java中，這些轉(zhuǎn)換可以由內(nèi)建方法完成。

標準的 Integer類 提供了靜態(tài)成員函數(shù)，可以將 String 轉(zhuǎn)為 int。特別地，如果 str 是任意的 String 表達式，Integer.parseInt(str) 會試著將str的值轉(zhuǎn)為int類型。例如 Integer.parseInt(“10″) 得到 int 值 10。如果 Integer.parseInt 傳入的參數(shù)是非法的 int 值，那么會返回錯誤。

類似地，標準的 Double 類提供了 Double.parseDouble方法。如果 str 是 String 類型，調(diào)用 Double.parseDouble(str) 方法會試圖將 str 轉(zhuǎn)為 double 類型的值。當(dāng) str 表示的是非法 double 值，就會返回錯誤。

讓我們會到賦值語句。Java有許多賦值運算符變種，用來保存類型。例如，”A += B” 等價于 “A = A + B”。除了關(guān)系運算符，每個Java運算符都可以處理 2 個操作數(shù)，這樣就得到了 1 個類似的賦值運算符。例如：

組合式賦值運算符 += 甚至可以用于String?；貞浺幌?，+ 運算符可以將 string 作為其中的一個操作數(shù)，表示連接操作。既然 str += x 等價于 str = str + x，那么當(dāng) += 將 string 作為操作數(shù)時，這個操作就把右邊的操作數(shù)附到字符串的結(jié)尾。例如，如果 str 的值是 “tire”，那么語句 str += ’d'; 就會返回 str 值為 “tired”。

2.5.7  優(yōu)先規(guī)則

如果在表達式中使用了多個運算符，并且沒有使用括號來顯示地指定計算順序，那么你就需要考慮優(yōu)先規(guī)則來確定實際的計算順序。（建議：不要讓你自己和程序的閱讀者產(chǎn)生困惑，大方地使用括號吧。）

下面是本章討論過的運算符列表，按照優(yōu)先級從高（第一個計算）到低（最后計算）順序排列：

同一行的運算符優(yōu)先級相等。在沒有括號的情況下，優(yōu)先級相同的運算符串在一起，一元運算符和賦值運算符的計算順序是從右到左，而剩下的其它運算符計算順序是從左到右。例如 A*B/C 表示 (A*B)/C，而 A=B=C 表示 A=(B=C)。（考慮到 B=C 作為表達式的同時也進行了給 B 賦值的運算，你能看出A=B=C表達式是如何計算的嗎？）