Операции и выражения

Выражения

Программа оперирует с данными. Числа можно складывать, вычитать, умножать, делить. 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 Y */val < 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 С++ есть даже одна операция с тремя операндами – условное выражение.

В типизированном языке, которым является С++, 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 значение 2

// переменной cond присвоить значение true, если // x меньше 2 в противном случае присвоить значение falsecond = x < 2;

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 вначале объявляется переменная x с начальным значением 0. После этого значение x изменяется на 3, 4 и затем 5.

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

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 С++ 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. Пусть, 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 С,а затем и С++, 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 С++ эти выражения можно записать короче:

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

Кроме краткости выражения, такие записи облегчают оптимизацию программы компилятором.

Все операции языка С++

Наряду с общепринятыми арифметическими и логическими операциями, в языке С++ 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 С++.

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 от деления

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".

Операции сравнения

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

Операции сравнения. Сравнивать можно операнды любого типа. 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 – то же логическое значение true или false.

Битовые операции

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

Побитовая операция над целыми числами 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

Тернарная 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.

Порядок вычисления выражений

У каждой операции имеется приоритет. Если в выражении несколько операций, то первой будет выполнена операция с более высоким приоритетом. Если же операции одного и того же приоритета, они выполняются слева направо.

Например, в выражении

2 + 3 * 6

сначала будет выполнено умножение, а затем сложение соответственно, значение этого выражения — число 20.

В выражении

2 * 3 + 4 * 5

сначала будет выполнено умножение, а затем сложение. В каком порядке будет производиться умножение – сначала 2 * 3, а затем 4 * 5 или наоборот, не определено. Т.е. для операции сложения порядок вычисления ее операндов не задан.

В выражении

x = y + 3

в начале выполняется сложение, а затем присваивание, поскольку приоритет операции присваивания ниже, чем приоритет операции сложения.

Для данного правила существует исключение. Если в выражении несколько операций присваивания, то они выполняются справа налево. Например, в выражении

x = y = 2

сначала будет выполнена операция присваивания значения 2 переменной y. Затем результат этой операции – значение 2 – присваивается переменной x.

Ниже приведен список всех операций в порядке понижения приоритета. Операции с одинаковым приоритетом выполняются слева направо за исключением нескольких особых операций присваивания:

·:: (разрешение области видимости имен)

·. (обращение к элементу класса)

è (обращение к элементу класса по указателю)

· [] (индексирование)

· вызов функции

· ++

· --

· sizeof (определение размера)

· ~ (битовое НЕ)

·! (логическое НЕ)

· & (взятие адреса)

· *(обращение по адресу)

· new (создание объекта)

· delete (удаление объекта)

· (type) (преобразование типа)

·?: (условная операция) и др.

Для того чтобы изменить последовательность вычисления выражений, можно воспользоваться круглыми скобками. Часть выражения, заключенная в скобки, вычисляется в первую очередь. Скобки могут быть вложенными, соответственно, самые внутренние выполняются первыми:

(2 + (3 * (4 + 5)) – 2)