Арифметические операции

Операции сложения, вычитания, умножения и деления можно использовать ко всем типам данных. Если операнды одного типа, то результат будет того же типа. Например, вычисляя выражение 12/5, так как операнды целые числа, то в результате получим целое число 2 (округление не выполняется). С другой стороны, если рассчитывается выражение 12./5, результатом будет вещественное число 2.4.

Операция деление по модулю используется при необходимости вычисления остатка от деления целых чисел, например, при вычислении выражения 17%3, результатом будет целое число 2.

Операции присваивания

Эти операторы имеют наименьший приоритет при вычислении выражений, т.е. выполняются в последнюю очередь (за исключением оператора запятая). В языке Си знак равенства означает выполнение операции присваивания. Например, выражение

x=10+3*4;

означает, что вначале вычисляется выражение слева от знака равенства и затем результат присваивается переменной x. Поэтому выражения

x=x+2;

приобретают при программировании строго определенный смысл: вначале вычисляется выражение справа от знака равенства (к старому значению переменной x прибавляется число 2) и затем полученный результат присваивается переменной x.

Оператор присваивания выполняется справа налево. В языке Си возможно использования выражений с несколькими операторами присваивания, например, допустимо использовать следующее выражение

с=b=5*(a=5*45);

Оно выполняется в следующем порядке: вычисляется значение 5*45, результат присваивается переменной ‘а’, затем эта переменная умножается на 5 и результат присваивается переменной ‘b’, и далее присваивается переменной ‘c’.

Помимо традиционной операции присваивания в языке Си существуют дополнительные операции: +=, –=, *= и т.п. Например, операции слева и справа в приведенной ниже таблице идентичны

a=a+10;	a+=10;
a=a/10;	a/=10;
a=a&64;	a&=10;
a=a>>1;	a>>=1;

Достоинства этих операции – они выполняются быстрее, чем операции с обычным присваиванием.

Пример 4.1

Пример использования арифметических операций и операций присваивания:

Листинг 4.1

#include <stdio.h>

void main()

{

int a=25,b=3,с,d;

float x=25.,y=3,z;

c=a/b;

d=a%b;

printf(“Деление целых чисел: %d\nОстаток: %d\n”,c,d);

z=x/y;

printf(“Деление вещественных чисел: %d %d\n”,c,d);

a=a+10;

y=y*3;

printf(“Традиционная форма операции присваивания: %d %f\n”,a,y);

a+=10;

y*=3;

printf(“Присваивание со сложение и умножением: %d %f”,a,y);

}

Результат выполнения программы:

Деление целых чисел: 8

остаток: 1

Деление вещественных чисел: 8.333333

Традиционная форма операции присваивания: 35 9.000000

Присваивание со сложение/умножением: 45 27.000000

Операции отношения

Эти операции позволяют сравнивать друг с другом данные, например:

x>0 y<=x z!=27 g==’\n’

Значения переменных после выполнения операции сравнения не изменяется, каждое выражения проверяется – истинно оно или ложно. В языке Си истинному значению выражения с операцией отношения соответствует единичный результат, ложному – нулевой. Например, выражение

y=x>5;

определяет значение переменной ‘у’ равным единице для ‘x’ равным 25 и равным нулю для ‘х’ равным –5.

Согласно табл. 4.1. наибольшим приоритетом обладает операции ‘<’ и ‘>’, наименьшими равенство и неравенство. Поэтому, например, выражение

(x>5 == y<10)

будет выполняться в следующем порядке:

– сравнение y<10;

– сравнение x>5;

– сравнение на равенство.

Логические операции

В языке Си отсутствуют данные типа булева переменная, но существуют логические операции, в которых можно использовать данные типа символ или целое в любой модификации. При этом подразумевается, что нулевое значение выражения соответствует значению «FALSE» (ложь), а любое другое – значению «TRUE» (истина). Эти операции: логическое умножение && (операция И), сложение || (операция ИЛИ) и отрицание! (операция НЕ). Результат выполнения этих операций для различных значений целых переменных a и b приведен в табл. 4.2.

Таблица 4.2.

Значение переменной a	Значение переменной b	Результат
Значение переменной a	Значение переменной b	a&&b	a\|\|b	!a	!b
ноль	ноль	0	0	1	1
ноль	отлично от ноля	0	1	1	0
отлично от ноля	ноль	0	1	0	1
отлично от ноля	отлично от ноля	1	1	0	0

Следует отметить, что «истинным» значением переменной считается не только ее положительное значение, но и отрицательное. Если выражение при выполнении логической операции является «истиной», то результату присваивается значение единица, в противном случае – нулевое значение.

Пример 4.2

Листинг 4.2

#include <stdio.h>

void main()

{

int x=5,y=-3;

printf(“x&&y x||y!x!y x>3 y>0\n”);

printf(“%3d %3d %3d %3d %3d %3d”,x&&y,x||y,!x,!y,x>3,y>-10);

}

Результатом исполнения программы будут строки на экране

x&&y x||y!x!y x>3 y>0

1 1 0 0 1 0

Согласно табл. 4.1. наибольшим приоритетом среди логических операций обладает операция НЕ. Поэтому, например, оператор

z=a&&b||!c&&d;

будет выполняться в следующем порядке:

– операция НЕ переменной c;

– операция И операндов a и b;

– операция И операндов (!c) и d;

– операция ИЛИ операндов (a&&b) и (!c&&d).

Логические операции можно использовать и для реализации сложных неравенств. Например, для составления условия 10<x<20 в языке Си необходимо записать логическое выражение (x>10 && x<20), а математическое выражение x<10Èx>20 можно представить в виде (x<10 || x>20).

Битовые операции

Эти операции позволяют выполнять проверку и изменение отдельных битов в данных целого и символьного типов. Их нельзя использовать для вещественных чисел. Действие битовых операций идентично логическим, но они выполняются над каждым битом данных.

Каждая из битовых операций служит определенным целям. Например, операция & (И) полезна для проверки единичных значений отдельных битов числа, а также для установки определенных битов в «0». Операция | (ИЛИ) полезна для установки в «1» битов. Операция ^ (Исключающее ИЛИ) используется для проверки несовпадения битов. Операции сдвига << и >> позволяют сдвинуть все биты числа влево/вправо на заданное количество разрядов. Недостающие значения битов дополняются нулями, информация в исчезающих битах теряется.

Примеры использования битовых операций приведены в табл. 4.3. Все переменные a, b, z этой таблицы типа unsigned char. Язык Си не умеет работать с данными в двоичном формате, но для упрощения понимания работы каждое число представлено в двоичном формате (например, для первой строки a=202₁₀=11001010₂, b=155₁₀=10011011₂).

Таблица 4.3.

Операция	1 операнд	2 операнд	Результат	Комментарий
НЕ	a=11001010	b=10011011	z=^~a=00110101 z=^~b=01100100	Инвертируются все биты числа
И	a=10011010	b=11110000	z=a&b=10010000	На число a накладывается маска (число b) – выделяются значения 4 старших битов числа а, младшие биты обнуляются
ИЛИ	a=10011010	b=00001111	z=a\|b=10011111	Четыре младших бита числа a устанавливаются в единичное состояние, старшие биты остаются без изменения
Исключающее ИЛИ	a=10011010	b=00001111	z=a^b=10010101	Старшие биты числа a остаются без изменения, младшие – инвертируются
Сдвиг вправо	a=10011010	b=00001111	z=a<<1=00110100 z=b<<3=01111000	Выполняется сдвиг вправо всех битов числа a на один разряд, числа b – на три разряда. Происходит потеря старших битов, установленных в «1»
Сдвиг влево	a=10011010	b=00001111	z=a>>2=00100110 z=b>>1=00000111	Выполняется сдвиг влево всех битов числа a на два разряда, числа b – на один разряд. Происходит потеря младших битов, установленных в «1»

Следует отметить, что результатом исполнения битовой операции в отличии от логических операций будет число типа символ или целое, а не логические «0» или «1». Так, например, исполнение выражений b=a&&8 и b=a&8 при различных значениях переменной а даст такой результат: