Toán tử quan hệ, logic, bitwise, misc và độ ưu tiên toán tử trong C++

Dẫn nhập

Ở bài học trước, bạn đã nắm được TOÁN TỬ SỐ HỌC, TOÁN TỬ TĂNG GIẢM VÀ TOÁN TỬ GÁN TRONG C++.

Hôm nay, mình sẽ hướng dẫn về Toán tử quan hệ, logic, bitwise, misc và độ ưu tiên toán tử trong C++ (Operators).

Nội dung

Để đọc hiểu bài này tốt nhất các bạn nên có kiến thức cơ bản về các phần:

• BIẾN TRONG C++ (Variables)
• CÁC KIỂU DỮ LIỆU CƠ BẢN TRONG C++ (Integer, Floating point, Character, Boolean)
• NHẬP VÀ XUẤT DỮ LIỆU TRONG C++ (Input and Output)
• TOÁN TỬ SỐ HỌC, TOÁN TỬ TĂNG GIẢM VÀ TOÁN TỬ GÁN TRONG C++

Trong bài ta sẽ cùng tìm hiểu các vấn đề:

• Toán tử quan hệ trong C++
• Toán tử logic trong C++
• Toán tử trên bit trong C++
• Các toán tử hỗn hợp trong C++
• Độ ưu tiên toán tử trong C++

Toán tử quan hệ trong C++ (Relational operators)

Toán tử quan hệ dùng để so sánh 2 toán hạng với nhau. Sẽ trả về 2 giá trị là 1 (true) hoặc 0 (false).

Bảng bên dưới mô tả các toán tử quan hệ trong C++, giả sử x = 6, y = 9

Chú ý: Phân biệt toán tử gán bằng (=) và toán tử so sánh bằng (==).

Ví dụ:

#include <iostream>
using namespace std;

int sum(int a, int b)
{
	return a + b;
}

int main()
{
	cout << "Enter an integer: ";
	int x;
	cin >> x;

	cout << "Enter another integer: ";
	int y;
	cin >> y;

	if (x == y)
		cout << x << " == " << y << "\n";
	if (x != y)
		cout << x << " != " << y << "\n";
	if (x > y)
		cout << x << " > " << y << "\n";
	if (x < y)
		cout << x << " < " << y << "\n";
	if (x >= y)
		cout << x << " >= " << y << "\n";
	if (x <= y)
		cout << x << " <= " << y << "\n";

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

Outputs:

Toán tử quan hệ và so sánh số chấm động?

Trong lập trình, việc so sánh trực tiếp 2 số chấm động là điều không nên và có thể cho ra những kết quả không mong muốn. Đó là do lỗi làm tròn của số chấm động, vấn đề này đã được giải thích trong bài SỐ TỰ NHIÊN & SỐ CHẤM ĐỘNG TRONG C++ (Integer, Floating point).

Ví dụ:

#include <iostream>
#include <iomanip>	// for std::setprecision()
using namespace std;

int main()
{
	double	d1{ 1.0 };
	double	d2{ 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 };

	if (d1 == d2)
		cout << "d1 == d2" << "\n";
	else if (d1 > d2)
		cout << "d1 > d2" << "\n";
	else if (d1 < d2)
		cout << "d1 < d2" << "\n";

	cout << std::setprecision(20);	// show 20 digits
	cout << "d1 = " << d1 << endl;
	cout << "d2 = " << d2 << endl;

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Outputs:

Trong chương trình trên, trong toán học thì 2 biến d1 == d2, nhưng trong lập trình biến d1 > d2 vì lỗi làm tròn số dấu chấm động.

Tương tự, bạn hãy thử với trường hợp 0.1 + 0.7 == 0.8 ?

Chú ý: Không bao giờ so sánh hai giá trị dấu chấm động bằng nhau hay không. Hầu như luôn luôn có sự khác biệt nhỏ giữa hai số chấm động. Cách phổ biến để so sánh 2 số chấm động là tính khoảng cách giữa 2 số đó, nếu khoảng cách đó là rất nhỏ thì ta cho là bằng nhau. Giá trị dùng để so sánh với khoảng cách đó thường được gọi là epsilon.

Toán tử logic trong C++ (Logical operators)

Nếu chỉ sử dụng toán tử quan hệ để so sánh biểu thức quan hệ đúng hay sai, bạn chỉ có thể kiểm tra một điều kiện tại một thời điểm. Nhưng thực tế, có lúc bạn sẽ cần kiểm tra nhiều điều kiện cùng lúc.

Ví dụ: để trở thành một soái ca thì bạn phải có nhiều điều kiện như cầm, kỳ, thi, họa. Lúc này không chỉ đơn giản 1 điều kiện nữa.

Toán tử logic (Logical operators) sẽ kiểm tra nhiều điều kiện cùng lúc giúp bạn. Có 3 toán tử logic trong C++

Chú ý: Luôn sử dụng dấu ngoặc đơn () khi thực hiện với các mệnh đề quan hệ để thể hiện rõ ràng ý nghĩa dòng lệnh và hạn chế sai sót. Với cách này, bạn thậm chí không cần nhớ nhiều về độ ưu tiên toán tử.

Ví dụ:

#include <iostream>
#include <iomanip>	// for std::setprecision()
using namespace std;

int main()
{
	cout << "Enter a number: ";
	int value;
	cin >> value;

	if (!value)
		cout << value << " is false" << endl;
	else
		cout << value << " is true" << endl;

	if ((value > 1) && (value < 100))
		cout << value << " is between 1 and 100" << endl;
	else
		cout << value << " is not between 1 and 100" << endl;

	if ((value == 1) || (value == 100))
		cout << value << " == 1 or "<< value <<" == 100" << endl;
	else
		cout << value << " != 1 or " << value << " != 100" << endl;

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

Outputs:

Toán tử trên bit trong C++ (Bitwise operators)

Toán tử trên bit dùng để thao tác với các bit trên một biến.

Tại sao cần thao tác trên bit? Trong quá khứ, bộ nhớ máy tính chưa phát triển, vấn đề về quản lý bộ nhớ là rất quan trọng. Vì vậy, người lập trình cần tận dụng tối đa các bit trong bộ nhớ.

Ví dụ: Các biến được lưu trong bộ nhớ ở một địa chỉ duy nhất, những địa chỉ này được xác định với đơn vị nhỏ nhất là byte. Xét kiểu dữ liệu bool, nó chỉ nắm giữ 2 giá trị true (1) hoặc false (0). Kiểu bool chỉ cần 1 bit để lưu trữ dữ liệu, nhưng nó lại chiếm giữ 1 byte trong bộ nhớ, vậy 7 bit còn lại sẽ là lãng phí. Sử dụng toán tử trên bit giúp bạn có thể chứa 8 biến kiểu bool vào 1 byte duy nhất, và tiết kiệm bộ nhớ đáng kể.

Trong quá khứ, sử dụng toán tử trên bit rất được ưu chuộng. Ngày nay, bộ nhớ máy tính đã phát triển và rẻ hơn, lập trình viên thường quan tâm đến tính dễ hiểu và dễ nâng cấp của mã nguồn. Do đó, việc thao tác trên bit không còn được ưu chuộng, ngoại trừ những trường hợp cần tối ưu tối đa tốc độ, bộ nhớ (những chương trình thao tác big data, những game lớn, lập trình nhúng …).

Vì các toán tử trên bit ít gặp nên mình chỉ giới thiệu qua cho các bạn tham khảo, bạn có thể tự tìm hiểu thêm nếu muốn chuyên sâu hơn.

Bảng bên dưới gồm 6 toán tử thao tác trên bit

Bảng bên dưới gồm 5 toán tử gán trên bit

Các toán tử hỗn hợp trong C++ (Misc Operators)

Sizeof operator

Để xác định kích thước của một kiểu dữ liệu trên một máy tính cụ thể, C++ cung cấp cho bạn toán tử sizeof. Toán tử sizeof là toán tử một ngôi, nhận vào một kiểu dữ liệu hoặc một biến, và trả về kích thước (byte) của kiểu dữ liệu hoặc biến đó. Toán tử này sizeof đã được giải thích chi tiết trong bài Số tự nhiên và Số chấm động trong C++ (Integer, Floating point).

Comma operator

Các biểu thức đặt cách nhau bằng dấu phẩy (,), các biểu thức con lần lượt được tính từ trái

sang phải. Biểu thức mới nhận được là giá trị của biểu thức bên phải cùng.

Ví dụ:

x = (a++, b = b + 2);

// Tương đương với
a++; b = b + 2; x = b;
1
2
3
4

hoặc

int x = 0;
int y = 2;
int z = (++x, ++y); // increment x and y

// Tương đương với
int x = 0;
int y = 2;
++x;
++y;
int z = y;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Chú ý: Dấu phẩy có ưu tiên thấp nhất trong tất cả các toán tử. 

Vì vậy, hai dòng code sau đây sẽ cho kết quả khác nhau:

z = (a, b); // z = b
z = a, b;   // z = a, và b bị bỏ qua
1
2

Chú ý: Tránh sử dụng các toán tử dấu phẩy (,), ngoại trừ trường hợp dùng trong vòng lặp. Vấn đề về vòng lặp sẽ được hướng dẫn chi tiết trong bài VÒNG LẶP FOR TRONG C++ (For statements).

Conditional operator

Toán tử điều kiện ( ?: ) là toán tử 3 ngôi duy nhất trong C++ (có 3 toán hạng), tương đương với câu điều kiện ( if/else statements ).

Cấu trúc câu điều kiện if/else:

if (condition)     // nếu condition là true
     expression1;  // thực thi câu lệnh này
else
     expression2;  // nếu condition là false, thực thi câu lệnh này
1
2
3
4

Hoặc :

if (condition)     // nếu condition là true
     x = value1;   // x = value 1
else
     x = value2;   // nếu condition là false, x = value 2
1
2
3
4

Viết lại dưới dạng toán tử điều kiện ( ?: ):

(condition) ? expression1 : expression2;
1

Hoặc:

x = (condition) ? value1 : value2;
1

Ví dụ:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
int x{ 6 }, y{ 9 }, max;
	if (x > y)
	{
		max = x;
	}
	else
	{
		max = y;
	}
	cout << "Max = " << max << endl;

	// Tương đương với
	max = (x > y) ? x : y;
	cout << "Max = " << max << endl; 

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Outputs:

Chú ý: Chỉ sử dụng toán tử điều kiện với những câu điều kiện đơn giản.

Ví dụ:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
int a{ 3 }, b{ 2 }, c{ 4 }, max;

	// Khó hiểu, dễ sai => Không nên
	max = a > b ? (a > c ? a : c) : (b > c ? b : c);
	cout << "Max = " << max << endl;

	// Dễ hiểu => Nên
	max = a;
	if (max < b)
	{
		max = b;
	}
	if (max < c)
	{
		max = c;
	}
	cout << "Max = " << max << endl; 

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

Outputs:

Chú ý: Toán tử điều kiện ( ?: ) có thể là một biểu thức (expression), trong khi câu điều kiện ( if/else ) chỉ là một câu lệnh (statements).

Ví dụ:

bool bIsVip = true;

// Initializing a const variable
const double dPrice = bIsVip ? 1000 : 500;
1
2
3
4

Trong ví dụ trên, không thể dùng câu điều kiện ( if/else ) để thay thế. Vì một hằng số phải được khởi tạo giá trị tại thời điểm khai báo.

Một số toán tử khác

Độ ưu tiên và quy tắc kết hợp toán tử trong C++

Để đánh giá đúng một biểu thức như 6 + 9 * 8, bạn cần hiểu rõ ý nghĩa mỗi toán tử trong biểu thức đó, và thứ tự thực hiện của nó. Thứ tự thực hiện của các toán tử trong 1 biểu thức gọi là độ ưu tiên của toán tử (operator precedence).

Khi áp dụng độ ưu tiên toán tử, biểu thức bên trên sẽ tương đương với 6 + ( 9 * 8 ) = 78. Phép nhân (*) có độ ưu tiên cao hơn phép cộng (+), compiler sẽ tự động hiểu và thực hiện đúng theo độ ưu tiên của từng toán tử.

Khi 2 toán tử có cùng độ ưu tiên trong 1 biểu thức, các quy tắc kết hợp (associativity rules) sẽ nói cho compiler biết nên thực hiện từ trái sang phải (L->R) hay từ phải sang trái (R->L).

Ví dụ: bạn có biểu thức 6 * 9 / 8. Trong biểu thức này, phép nhân (*) và chia (/) cùng độ ưu tiên, nhưng nó có quy tắc kết hợp từ trái sang phải (L->R). Vì vậy nó sẽ tương đương (6 * 9) / 8.

Bảng độ ưu tiên (operator precedence) và quy tắc kết hợp (associativity rules) các toán tử trong C++

Kết luận

Qua bài học này, bạn đã nắm được Toán tử quan hệ, logic, bitwise, misc và độ ưu tiên toán tử trong C++ (Operators).

Ở bài tiếp theo, bạn sẽ được học về CƠ BẢN VỀ CHUỖI KÝ TỰ TRONG C++ (String), là tiền đề để bạn có thể giải được các bài toán trong lập trình.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hãy để lại bình luận hoặc góp ý của mình để phát triển bài viết tốt hơn. Đừng quên “Luyện tập – Thử thách – Không ngại khó”.

---

Tải xuống

Tài liệu

Nhằm phục vụ mục đích học tập Offline của cộng đồng, Kteam hỗ trợ tính năng lưu trữ nội dung bài học Toán tử quan hệ, logic, bitwise, misc và độ ưu tiên toán tử trong C++ dưới dạng file PDF trong link bên dưới.

Ngoài ra, bạn cũng có thể tìm thấy các tài liệu được đóng góp từ cộng đồng ở mục TÀI LIỆU trên thư viện Howkteam.com

Đừng quên like và share để ủng hộ Kteam và tác giả nhé!

Thảo luận

Nếu bạn có bất kỳ khó khăn hay thắc mắc gì về khóa học, đừng ngần ngại đặt câu hỏi trong phần BÌNH LUẬN bên dưới hoặc trong mục HỎI & ĐÁP trên thư viện Howkteam.com để nhận được sự hỗ trợ từ cộng đồng.

CỘNG ĐỒNG HỎI ĐÁP HOWKTEAM.COM

GROUP THẢO LUẬN FACEBOOK