Статические поля и методы арифметических классов

Все арифметические классы, в том числе класс Int, обладают двумя полезными полями (свойствами) - MinValue и MaxValue. Эти поля возвращают минимальное и максимальное значение, которое могут иметь экземпляры класса. Поля являются статическими и потому недоступны для экземпляров класса и могут быть вызваны только при указании имени класса. Разумно привести пример вызова этих полей для класса Int и, например, для класса Double:

//Min и Max значения типовConsole.WriteLine("Class int");Console.WriteLine("Мин. значение int = " + int.MinValue);Console.WriteLine("Макс. значение int = " + int.MaxValue);Console.WriteLine("Class double");Console.WriteLine("Мин. значение double = " + double.MinValue);Console.WriteLine("Макс. значение double = " + double.MaxValue);

Все арифметические классы, в том числе класс Int, обладают перегруженным статическим методом Parse, у которого первым обязательным параметром является строка, задающая значение соответствующего арифметического типа в привычной для данного региона (локализованной) форме. Форматом строки и стилем ее представления можно управлять с помощью других параметров метода Parse. Вот пример вызова этого метода для классов Int и Double:

/// <summary>/// Преобразования типа с использованием метода Parse/// </summary>public void Parsing(){ //method Parse Console.WriteLine("Введите целое"); string strdata = Console.ReadLine(); int intdata = int.Parse(strdata); Console.WriteLine("Введите число с дробной частью и порядком"); strdata = Console.ReadLine(); double doubdata = double.Parse(strdata); Console.WriteLine("intdata = {0}; doubdata = {1}", intdata, doubdata);}//Parsing

Как видите, метод Parse с успехом заменяет соответствующий метод класса Convert.

На рис. 6.3 можно увидеть консольный вывод, полученный в результате работы процедуры Parsing.

Рис. 6.3. Результаты работы процедуры Parsing

Операция new

Пора вернуться к основной теме - операциям, допустимым в языке C#. Последней из еще не рассмотренных операций высшего уровня приоритета является операция new. Ключевое слово new используется в двух контекстах - как модификатор и как операция в инициализирующих выражениях объявителя. Во втором случае результатом выполнения операции new является создание нового объекта и вызов соответствующего конструктора. Примеров подобного использования операции new было приведено достаточно много, в том числе и в этой лекции.

Арифметические операции

В языке C# имеются обычные для всех языков арифметические операции - "+, -, *, /, %". Все они перегружены. Операции "+" и "-" могут быть унарными и бинарными. Операция деления "/" над целыми типами осуществляет деление нацело, для типов с плавающей и фиксированной точкой - обычное деление. Операция "%" определена над всеми арифметическими типами и возвращает остаток от деления нацело. Тип результата зависит от типов операндов. Приведу пример вычислений с различными арифметическими типами:

/// <summary>/// Арифметические операции/// </summary>public void Ariphmetica(){ int n = 7,m =3, p,q; p= n/m; q= p*m + n%m; if (q==n) Console.WriteLine("q=n"); else Console.WriteLine("q!=n"); double x=7, y =3, u,v,w; u = x/y; v= u*y; w= x%y; if (v==x) Console.WriteLine("v=x"); else Console.WriteLine("v!=x"); decimal d1=7, d2 =3, d3,d4,d5; d3 = d1/d2; d4= d3*d2; d5= d1%d2; if (d4==d1) Console.WriteLine("d4=d1"); else Console.WriteLine("d4!=d1");}//Ariphmetica

При проведении вычислений в двух первых случаях проверяемое условие оказалось истинным, в третьем - ложным. Для целых типов можно исходить из того, что равенство n = n/m*m + n%m истинно. Для типов с плавающей точкой выполнение точного равенства x = x/y*y следует считать скорее случайным, а не закономерным событием. Законно невыполнение этого равенства, как это имеет место при вычислениях с фиксированной точкой.

Операции отношения

Операции отношения можно просто перечислить - в объяснениях они не нуждаются. Всего операций 6 (==,!=, <, >, <=, >=). Для тех, кто не привык работать с языком C++, стоит обратить внимание на запись операций "равно" и "не равно".

Операции проверки типов

Операции проверки типов is и as будут рассмотрены в последующих лекциях. (см. лекцию 19).

Операции сдвига

Операции сдвига вправо ">>" и сдвига влево "<<" в обычных вычислениях применяются редко. Они особенно полезны, если данные рассматриваются как строка битов. Результатом операции является сдвиг строки битов влево или вправо на K разрядов. В применении к обычным целым положительным числам сдвиг вправо равносилен делению нацело на 2^K, а сдвиг влево - умножению на 2^K. Для отрицательных чисел сдвиг влево и деление дают разные результаты, отличающиеся на единицу. В языке C# операции сдвига определены только для некоторых целочисленных типов - int, uint, long, ulong. Величина сдвига должна иметь тип int. Вот пример применения этих операций:

/// <summary>/// операции сдвига/// </summary>public void Shift(){ int n = 17,m =3, p,q; p= n>>2; q = m<<2; Console.WriteLine("n= " + n + "; m= " + m + "; p=n>>2 = "+p + "; q=m<<2 " + q); long x=-75, y =-333, u,v,w; u = x>>2; v = y<<2; w = x/4; Console.WriteLine("x= " + x + "; y= " + y + "; u=x>>2 = "+u + "; v=y<<2 " + v + "; w = x/4 = " + w);}//Shift

 

6. Лекция: Выражения. Операции в выражениях

6.4

Логические операции

Начну с предупреждения тем, кто привык к языку C++. Правила работы с логическими выражениями в языках C# и C++ имеют принципиальные различия. В языке C++ практически для всех типов существует неявное преобразование в логический тип. Правило преобразования простое, - ненулевые значения трактуются как истина, нулевое - как ложь. В языке C# неявных преобразований к логическому типу нет даже для целых арифметических типов. Поэтому вполне корректная в языке C++ запись:

int k1 = 7;if (k1) Console.WriteLine("ok!");

незаконна в программах на C#. На этапе трансляции возникнет ошибка, поскольку вычисляемое условие имеет тип int, а неявное преобразование этого типа к типу bool отсутствует.

В языке C# более строгие правила действуют и для логических операций. Так, запись

if(k1 && (x>y)),

корректная в языке C++, приводит к ошибке в программах на C#, поскольку операция && определена только для операндов типа bool, а в данном выражении один из операндов имеет тип int. В языке C# в данных ситуациях следует использовать записи:

if(k1>0)if((k1>0) && (x>y))

После этого важного предупреждения перейду к более систематическому изложению некоторых особенностей выполнения логических операций. Так же, как и в языке C++, логические операции делятся на две категории: одни выполняются над логическими значениями операндов, другие осуществляют выполнение логической операции над битами операндов. По этой причине в C# существуют две унарные операции отрицания - логическое отрицание, заданное операцией "!", и побитовое отрицание, заданное операцией "~". Первая из них определена над операндом типа bool, вторая - над операндом целочисленного типа, начиная с типа int и выше (int, uint, long, ulong). Результатом операции во втором случае является операнд, в котором каждый бит заменен его дополнением. Приведу пример:

/// <summary>/// Логические выражения/// </summary>public void Logic(){ //операции отрицания ~,! bool b1,b2; b1 = 2*2==4; b2 =!b1; //b2= ~b1; uint j1 =7, j2; j2= ~j1; //j2 =!j1; int j4 = 7, j5; j5 = ~j4; Console.WriteLine("uint j2 = " + j2 +" int j5 = " + j5);}//Logic

В этом фрагменте закомментированы операторы, приводящие к ошибкам. В первом случае была сделана попытка применения операции побитового отрицания к выражению типа bool, во втором - логическое отрицание применялось к целочисленным данным. И то, и другое в C# незаконно. Обратите внимание на разную интерпретацию побитового отрицания для беззнаковых и знаковых целочисленных типов. Для переменных j5 и j2 строка битов, задающая значение - одна и та же, но интерпретируется по-разному. Соответствующий вывод таков:

uint j2 = 4294967288 int j5 = -8

Бинарные логические операции "&& - условное И " и "|| - условное ИЛИ " определены только над данными типа bool. Операции называются условными или краткими, поскольку, будет ли вычисляться второй операнд, зависит от уже вычисленного значения первого операнда. В операции "&&", если первый операнд равен значению false, то второй операнд не вычисляется и результат операции равен false. Аналогично, в операции "||", если первый операнд равен значению true, то второй операнд не вычисляется и результат операции равен true. Ценность условных логических операций заключается не в их эффективности по времени выполнения. Часто они позволяют вычислить логическое выражение, имеющее смысл, но в котором второй операнд не определен. Приведу в качестве примера классическую задачу поиска по образцу в массиве, когда разыскивается элемент с заданным значением (образец). Такой элемент в массиве может быть, а может и не быть. Вот типичное решение этой задачи в виде упрощенном, но передающем суть дела:

//Условное And - &&int[] ar= {1,2,3};int search = 7; int i=0;while ((i < ar.Length) && (ar[i]!= search)) i++;if(i<ar.Length) Console.WriteLine("Образец найден");else Console.WriteLine("Образец не найден");

Если значение переменной search (образца) не совпадает ни с одним из значений элементов массива ar, то последняя проверка условия цикла while будет выполняться при значении i, равном ar.Length. В этом случае первый операнд получит значение false, и, хотя второй операнд при этом не определен, цикл нормально завершит свою работу. Второй операнд не определен в последней проверке, поскольку индекс элемента массива выходит за допустимые пределы (в C# индексация элементов начинается с нуля). Заметьте, что "нормальная" конъюнкция требует вычисления обеих операндов, поэтому ее применение в данной программе приводило бы к выбросу исключения в случае, когда образца нет в массиве.

Три бинарные побитовые операции - "& - AND ", "| - OR ", "^ - XOR " используются двояко. Они определены как над целыми типами выше int, так и над булевыми типами. В первом случае они используются как побитовые операции, во втором - как обычные логические операции. Иногда необходимо, чтобы оба операнда вычислялись в любом случае, тогда без этих операций не обойтись. Вот пример первого их использования:

//Логические побитовые операции And, Or, XOR (&,|,^)int k2 = 7, k3 = 5, k4, k5, k6;k4 = k2 & k3; k5 = k2| k3; k6 = k2^k3;Console.WriteLine("k4 = " + k4 + " k5 = " + k5 + " k6 = " + k6);

Приведу результаты вывода:

k4 = 5 k5 = 7 k6 =2

Приведу пример поиска по образцу с использованием логического AND:

i=0; search = ar[ar.Length - 1];while ((i < ar.Length) & (ar[i]!= search)) i++;if(i<ar.Length) Console.WriteLine("Образец найден");else Console.WriteLine("Образец не найден");

В данном фрагменте гарантируется наличие образца поиска в массиве, и фрагмент будет успешно выполнен. В тех же случаях, когда массив не содержит элемента search, будет выброшено исключение. Содержательный смысл такой процедуры - появление исключения - может быть признаком ошибки в данных, что требует специальной обработки ситуации.

Условное выражение

В C#, как и в C++, разрешены условные выражения. Конечно, без них можно обойтись, заменив их условным оператором. Вот простой пример их использования, поясняющий синтаксис их записи:

//Условное выражениеint a = 7, b= 9, max;max= (a>b)? a:b;Console.WriteLine("a = " + a + "; b= " + b + "; max(a,b) = " + max);

Условное выражение начинается с условия, заключенного в круглые скобки, после которого следует знак вопроса и пара выражений, разделенных двоеточием ": ". Условием является выражение типа bool. Если оно истинно, то из пары выражений выбирается первое, в противном случае результатом является значение второго выражения. В данном примере переменная max получит значение 9.

Операция приведения к типу

Осталось рассмотреть еще одну операцию - приведение к типу. Эта операция первого приоритета имеет следующий синтаксис:

(type) <унарное выражение>

Она задает явное преобразование типа, определенного выражением, к типу, указанному в скобках. Чтобы операция была успешной, необходимо, чтобы такое явное преобразование существовало. Напомню, существуют явные преобразования внутри арифметического типа, но не существует, например, явного преобразования арифметического типа в тип bool. При определении пользовательских типов для них могут быть заданы явные преобразования в другие, в том числе встроенные, типы. О явных преобразованиях говорилось достаточно много, приводились и примеры. Поэтому ограничусь совсем простым примером:

//castint p;p = (int)x;//b = (bool)x;

В данном примере явное преобразование из типа double в тип int выполняется, а преобразование double в тип bool приводит к ошибке, потому и закомментировано.

7. Лекция: Присваивание и встроенные функции

7.1

Присваивание. Новинка C# - определенное присваивание. Классы Math, Random и встроенные функции.

Присваивание

В большинстве языков программирования присваивание - это оператор, а не операция. В языке C# присваивание унаследовало многие особенности присваивания языка C++. В C# оно толкуется как операция, используемая в выражениях. Однако в большинстве случаев присваивание следует рассматривать и использовать как обычный оператор.

Возьмем полезный случай реального использования присваивания как операции. В ситуации, называемой множественным присваиванием, списку переменных присваивается одно и тоже значение. Вот пример:

/// <summary>/// анализ присваивания/// </summary>public void Assign(){ double x,y,z,w =1, u =7, v= 5; x = y = z = w =(u+v+w)/(u-v-w);}//Assign

По мере изложения в метод Assign будут добавляться фрагменты кода, связанные с рассматриваемой темой присваивания.

О семантике присваивания говорилось уже достаточно много. Но следует внести еще некоторые уточнения. Правильно построенное выражение присваивания состоит из левой и правой части. Левая часть - это список переменных, в котором знак равенства выступает в качестве разделителя. Правая часть - это выражение. Выражение правой части вычисляется, при необходимости приводится к типу переменных левой части, после чего все переменные левой части получают значение вычисленного выражения. Последние действия можно рассматривать как побочный эффект операции присваивания. Заметьте, все переменные в списке левой части должны иметь один тип или неявно приводиться к одному типу. Операция присваивания выполняется справа налево, поэтому вначале значение выражения получит самая правая переменная списка левой части, при этом значение самого выражения не меняется. Затем значение получает следующая справа по списку переменная - и так до тех пор, пока не будет достигнут конец списка. Так что реально можно говорить об одновременном присваивании, в котором все переменные списка получают одно и то же значение. В нашем примере, несмотря на то, что переменная w первой получит значение, а выражение в правой части зависит от w, все переменные будут иметь значение 13.0. Рассмотрим еще один фрагмент кода:

bool b;x=5; y=6;//b= x=y;//if (x=y) z=1;else z=-1;

В программе на языке C++ можно было снять комментарии с операторов, и этот фрагмент кода компилировался и выполнялся бы без ошибок. Другое дело, что результат мог быть некорректен, поскольку, вероятнее всего, операция присваивания "x=y" написана по ошибке и ее следует заменить операцией эквивалентности "x==y". В языке C# оба закомментированных оператора, к счастью, приведут к ошибке трансляции, поскольку результат присваивания имеет тип double, для которого нет неявного преобразования в тип bool. На C# такая программа будет выполняться, только если x и y будут иметь тип bool, но в этом случае, возможно, применение операции присваивания имеет смысл. С типами double корректная программа на C# может быть такой:

x =y;b= (y!=0);if(y!=0) z=1; else z = -1;

В программе появился лишний оператор, но исчезла двусмысленность, порождаемая операцией присваивания.