Лекция 4 Операции и выражения

Выражения

Программа оперирует с данными. Числа можно складывать, вычитать, умножать, делить. Знаки можно сравнивать и т.д. То есть из разных величин можно составлять выражения, результат вычисления которых – новая величина. Приведем примеры выражений:

X * 12 + Y // значение X умножить на 12 и к // результату прибавить значение Yval < 3 // сравнить значение val с 3-9 // константное выражение -9

Выражение, после которого стоит точка с запятой – это оператор-выражение. Его смысл состоит в том, что компьютер должен выполнить все действия, записанные в данном выражении, иначе говоря, вычислить выражение.

x + y – 12; // сложить значения x и y и затем // вычесть 12a = b + 1; // прибавить единицу к значению b и // запомнить результат в переменной a

Выражения – это переменные, функции и константы, называемые операндами, объединенные знаками операций. Операции могут быть унарными – с одним операндом, например, минус; могут быть бинарные – с двумя операндами, например сложение или деление. В C++ есть даже одна операция с тремя операндами – условное выражение. Чуть позже мы приведем список всех операций языка C++ для встроенных типов данных. Подробно каждая операция будет разбираться при описании соответствующего типа данных. Кроме того, ряд операций будет рассмотрен в разделе, посвященном определению операторов для классов. Пока что мы ограничимся лишь общим описанием способов записи выражений.

В типизированном языке, которым является C++, у переменных и констант есть определенный тип. Есть он и у результата выражения. Например, операции сложения (+), умножения (*), вычитания (-) и деления (/), примененные к целым числам, выполняются по общепринятым математическим правилам и дают в результате целое значение. Те же операции можно применить к вещественным числам и получить вещественное значение.

Операции сравнения: больше (>), меньше (<), равно (==), не равно (!=) сравнивают значения чисел и выдают логическое значение: истина (true) или ложь (false).

Операция присваивания

Присваивание – это тоже операция, она является частью выражения. Значение правого операнда присваивается левому операнду.

x = 2; // переменной x присвоить значе-cond = x < 2; // ние 2, переменной cond // присвоить значение true, // если x меньше 2, в противном // случае присвоить значение 3 = 5; // false ошибка, число 3 // неспособно изменять свое // значение

Последний пример иллюстрирует требование к левому операнду операции присваивания. Он должен быть способен хранить и изменять свое значение. Переменные, объявленные в программе, обладают подобным свойством. В следующем фрагменте программы

int x = 0;x = 3;x = 4;x = x + 1;

вначале объявляется переменная x с начальным значением 0. После этого значение x изменяется на 3, 4 и затем 5. Опять-таки, обратим внимание на последнюю строчку. При вычислении операции присваивания сначала вычисляется левый операнд, а затем правый. Когда вычисляется выражение x + 1, значение переменной x равно 4. Поэтому значение выражения x + 1 равно 5. После вычисления операции присваивания (или, проще говоря, после присваивания) значение переменной x становится равным 5.

У операции присваивания тоже есть результат. Он равен значению левого операнда. Таким образом, операция присваивания может участвовать в более сложном выражении:

z = (x = y + 3);

В приведенном примере переменным x и z присваивается значение y + 3.

Очень часто в программе приходится значение переменной увеличивать или уменьшать на единицу. Для того чтобы сделать эти действия наиболее эффективными и удобными для использования, применяются предусмотренные в C++ специальные знаки операций: ++ (увеличить на единицу) и -- (уменьшить на единицу). Существует две формы этих операций: префиксная и постфиксная. Рассмотрим их на примерах.

int x = 0;++x;

Значение x увеличивается на единицу и становится равным 1.

--x;

Значение x уменьшается на единицу и становится равным 0.

int y = ++x;

Значение x опять увеличивается на единицу. Результат операции ++ – новое значение x, т.е. переменной y присваивается значение 1.

int z = x++;

Здесь используется постфиксная запись операции увеличения на единицу. Значение переменной x до выполнения операции равно 1. Сама операция та же – значение x увеличивается на единицу и становится равным 2. Однако результат постфиксной операции – значение аргумента до увеличения. Таким образом, переменной z присваивается значение 1. Аналогично, результатом постфиксной операции уменьшения на единицу является начальное значение операнда, а префиксной – его конечное значение.

Подобными мотивами оптимизации и сокращения записи руководствовались создатели языка Си (а затем и C++), когда вводили новые знаки операций типа "выполнить операцию и присвоить". Довольно часто одна и та же переменная используется в левой и правой части операции присваивания, например:

x = x + 5;y = y * 3;z = z – (x + y);

В C++ эти выражения можно записать короче:

x += 5;y *= 3;z -= x + y;

Т.е. запись oper= означает, что левый операнд вначале используется как левый операнд операции oper, а затем как левый операнд операции присваивания результата операции oper. Кроме краткости выражения, такая запись облегчает оптимизацию программы компилятором.

4.3 Все операции языка C++

Наряду с общепринятыми арифметическими и логическими операциями, в языке C++ имеется набор операций для работы с битами – поразрядные И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и НЕ, а также сдвиги.

Особняком стоит операция sizeof. Эта операция позволяет определить, сколько памяти занимает то или иное значение. Например:

sizeof(long); // сколько байтов занимает тип long sizeof b; // сколько байтов занимает переменная b

Операция sizeof в качестве аргумента берет имя типа или выражение. Аргумент заключается в скобки (если аргумент – выражение, скобки не обязательны). Результат операции – целое число, равное количеству байтов, которое необходимо для хранения в памяти заданной величины.

Ниже приводятся все операции языка C++.

Арифметические операции

+ сложение- вычитание* умножение/ деление

Операции сложения, вычитания, умножения и деления целых и вещественных чисел. Результат операции – число, по типу соответствующее большему по разрядности операнду. Например, сложение чисел типа short и long в результате дает число типа long.

% остаток

Операция нахождения остатка от деления одного целого числа на другое. Тип результата – целое число.

- минус+ плюс

Операция "минус" – это унарная операция, при которой знак числа изменяется на противоположный. Она применима к любым числам со знаком. Операция "плюс" существует для симметрии. Она ничего не делает, т.е. примененная к целому числу, его же и выдает.

++ увеличить на единицу, префиксная и постфиксная формы-- уменьшить на единицу, префиксная и постфиксная формы

Эти операции иногда называют "автоувеличением" и "автоуменьшением". Они увеличивают (или, соответственно, уменьшают) операнд на единицу. Разница между постфиксной (знак операции записывается после операнда, например x++) и префиксной (знак операции записывается перед операндом, например --y) операциями заключается в том, что в первом случае результатом является значение операнда до изменения на единицу, а во втором случае – после изменения на единицу.

Операции сравнения

== равно!= не равно< меньше> больше<= меньше или равно>= больше или равно

Операции сравнения. Сравнивать можно операнды любого типа, но либо они должны быть оба одного и того же встроенного типа (сравнение на равенство и неравенство работает для двух величин любого типа), либо между ними должна быть определена соответствующая операция сравнения. Результат – логическое значение true или false.

Логические операции

&& логическое И|| логическое ИЛИ! логическое НЕ

Логические операции конъюнкции, дизъюнкции и отрицания. В качестве операндов выступают логические значения, результат – тоже логическое значение true или false.

Битовые операции

& битовое И| битовое ИЛИ^ битовое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ~ битовое НЕ

Побитовые операции над целыми числами. Соответствующая операция выполняется над каждым битом операндов. Результатом является целое число.

<< сдвиг влево>> сдвиг вправо

Побитовый сдвиг левого операнда на количество разрядов, соответствующее значению правого операнда. Результатом является целое число.

Условная операция

? : условное выражение

Трехарная операция; если значение первого операнда – истина, то результат – второй операнд; если ложь – результат – третий операнд. Первый операнд должен быть логическим значением, второй и третий операнды могут быть любого, но одного и того же, типа, а результат будет того же типа, что и третий операнд.

Последовательность

, последовательность

Выполнить выражение до запятой, затем выражение после запятой. Два произвольных выражения можно поставить рядом, разделив их запятой. Они будут выполняться последовательно, и результатом всего выражения будет результат последнего выражения.

Операции присваивания

= присваивание

Присвоить значение правого операнда левому. Результат операции присваивания – это значение правого операнда.

+=, -=, *=, /=, %=, |=, &=, ^=, <<=, >>= выполнить операцию и присвоить

Выполнить соответствующую операцию с левым операндом и правым операндом и присвоить результат левому операнду. Типы операндов должны быть такими, что, во-первых, для них должна быть определена соответствующая арифметическая операция, а во-вторых, результат может быть присвоен левому операнду.