Одноместные и двуместные операции

С++ поддерживает обычный набор арифметических операций:

– умножение (*);

– деление (/)

– целочисленное деление (%);

– сложение (+);

– вычитание (–).

 

С++ поддерживает одноместный минус (a + (-b)), который выполняет двоичное дополнение, как в расширении ANSI. Кроме этого, С++ поддерживает одноместный плюс (a + (+b)).

 

4.5.3. Операции приращения (++) и уменьшения (--)

В С++ имеются некоторые специальные одноместные и двуместные операции. Наиболее известными являются одноместные операции приращения (++) и уменьшения (--). Они позволяют вам использовать единственную операцию, которая добавляет 1 или вычитает 1 из любого значения; сложение и вычитание может быть выполнено в середине выражения, причем вы можете даже решить, сделать это до или после вычисления выражения. Рассмотрим следующие строки программы:

 

sum = a + b++;

sum = a + ++b;

 

Первая означает: “сложить a и b, присвоить результат sum и увеличить b на единицу”.

Вторая означает: “увеличить b на единицу, сложить a и b, и присвоить результат sum ”.

Это очень мощные операции, расширяющие возможности языка, однако перед их использованием нужно убедиться, что вы хорошо понимаете их действие. Измените SUM.C, как показано ниже, а затем, перед ее запуском, попытайтесь определить, что она выведет:

 

void main()

{

int a, b, sum;

char *format;

format = "a = %d b = %d sum = %d \n”;

a = b = 5;

sum = a +b; printf(format, a, b, sum);

sum = a++ +b; printf(format, a, b, sum);

sum = ++a +b; printf(format, a, b, sum);

sum = - - a +b; printf(format, a, b, sum);

sum = a -- +b; printf(format, a, b, sum);

sum = a +b; printf(format, a, b, sum);

}

 

Побитовые операции

 

Для обработки на уровне битов С++ имеет следующие операции:

– сдвиг влево (<<);

– сдвиг вправо (>>);

– И (&);

– ИЛИ (|);

– исключающее ИЛИ (^);

– НЕ (~).

 

Они позволяют вам производить операции очень низкого уровня. Для того, чтобы понять эффект этих операций, введите и выполните следующую программу:

 

void main();

{

int a, b, c;

char *format1, *format2;

format1 = "%04X %s %04X = %04X\n";

format2 = "%c%04X = %04X\n";

a = 0xOFFO; b = 0xFFOO;

c = a<<4; printf(format1, a, "<<", 4, c);

c = a>>4; printf(format1, a, ">>", 4, c);

c = a & b; printf(format1, a, "&", b, c);

c = a | b; printf(format1, a, "|", b, c);

c = a ^ b; printf(format1, a, "^", b, c);

c = ~ a; printf(format2, "~", a, c);

c = - a; printf(format2, "-", a, c);

}

 

Опять же, попробуйте предугадать то, что будет выводить эта программа, не запуская ее. Заметим, что спецификаторы ширины поля выравнивают выводимые значения; спецификатор %04X указывает на использование нулей в начале числа, на ширину поля вывода четыре цифры и на шестнадцатеричное представление (основание 16).

 

Комбинированные операции

 

С++ позволяет использовать некоторые сокращения при написании выражений, содержащих многочисленные операции, описанные выше (одноместные, двуместные, приращение, уменьшение и побитовые). Так, любое выражение вида

 

<переменная> = <переменная> <операция> <выражение>;

 

может быть заменено на

 

<переменная> <операция> = <выражение>;

 

Ниже приводятся некоторые примеры таких выражений и способы их сокращения:

 

a = a + b; сокращается до a += b;

a = a - b; сокращается до a -= b;

a = a * b; сокращается до a *= b;

a = a / b; сокращается до a /= b;

a = a % b; сокращается до a %= b;

a = a << b; сокращается до a <<= b;

a = a >> b; сокращается до a >>= b;

a = a & b; сокращается до a &= b;

a = a | b; сокращается до a |= b;

a = a ^ b; сокращается до a ^= b;.

 

Адресные операции

С++ поддерживает две специальные адресные операции: операцию определения адреса (&) и операцию обращения по адресу (*).

Операция & возвращает адрес данной переменной; если sum является переменной типа int, то &sum является адресом (расположения в памяти) этой переменной. С другой стороны, если msg является указателем на тип char, то *msg является символом, на который указывает *msg. Введите следующую программу и посмотрите, что получится.

 

void main

{

int sum;

char &msg;

sum = 5 +3;

msg = "Hello, there\n";

printf("sum = %d &sum = %p \n", sum, &sum);

printf("*msg = %c msg = %p \n", *msg, msg);

}

 

В первой строке печатается два значения: значение sum (8) и адрес sum (назначаемый компилятором). Во второй строке также печатается два значения: символ, на который указывает msg (H), и значение msg, которое является адресом этого символа (также назначен компилятором).

 

Условные операторы

 

Имеется несколько операторов, о которых мы еще не говорили: условные и логические операторы. При этом возникают некоторые непростые моменты в выражениях, которые мы приберегли для обсуждения условных (true или false – истина или ложь) операторов.

 

Операции сравнения

 

Операции сравнения позволяют сравнивать два значения, получая результат в зависимости от того, дает ли сравнение истину или ложь. Если сравнение дает ложь, то результирующее значение равно нулю; если значение истина, то результат равен 1. Вот список операций С++ для сравнения:

 

> больше;

>= больше или равно;

< меньше;

<= меньше или равно;

== равно;

!= не равно.

 

Почему нас должно заботить, является ли нечто истиной или ложью? Загрузите и выполните программу RATIO.C и посмотрите, что произойдет, когда вы введете 0 для второго значения. Программа напечатает сообщение об ошибке (“ Divide by zero ” – “ Деление на ноль ”) и остановится. Теперь сделайте следующие изменения в программе и запустите ее снова.

 

void main ()

{

float a, b, ratio;

printf ("Введите два числа: ");

scanf ("%f %f", &a, &b);

if (b == 0.0)

printf ("Отношение не определено.\n");

else

{

ratio= a / b;

printf ("Отношение = %f\n", ratio);

}

}

 

Оператор, находящийся в двух следующих за оператором scanf строках известен как условный оператор if. Вы можете понимать его так: “Если значение выражения (b == 0.0) истинно, сразу вызвать printf. Если значение выражения ложно, присвоить a/b переменной ratio, затем вызвать printf ”.

Теперь, если вы введете 0 в качестве второго значения, то ваша программа напечатает сообщение “ Отношение не определено ”.

Если второе значение ненулевое, то программа вычисляет и печатает ratio.

 

Логические операции

 

Имеется также три логические операции: И (&&), ИЛИ (||) и НЕ (!). Их не следует путать с описанными выше битовыми операциями (&, |, ~). Логические операции работают с логическими значениями (истина или ложь) и позволяют составлять логические выражения.

Как же отличать их от соответствующих битовых операций? Вот так:

– логические операторы всегда дают в результате значение либо 0 (ложь), либо 1 (истина), в то время как поразрядные операторы выполняются путем последовательной обработки цепочки битов до тех пор, пока не станет ясен результат;

– логические операторы && и !! известны как операторы типа “ short circuit ”. Выполнение операторов такого типа прекращается как только становится ясно, будет ли результат иметь значение истина или ложь. Предположим, что вы имеете выражение вида:

 

exp1 && exp2

 

Если exp1 – ложь, значит и все выражение – ложь. Таким образом, exp2 никогда не будет вычисляться. Аналогично, если мы имеем выражение вида

 

exp1!! exp2,

 

то exp2 никогда не будет вычисляться, если exp1 верно.

Прежде чем перейти к обсуждению операторов цикла, мы дадим некоторые комментарии к использованию выражений. Такие выражения, как (b == 0.0) и (a <= q*r) довольно привлекательны по своей красоте. Однако С++ допускает написание более сложных и запутанных конструкций, чем эти. Даже значительно более сложных.

 

Операторы присваивания

 

Любой оператор присваивания, заключенный в круглые скобки, является выражением с определенным значением, которое получается в результате этого присваивания.

Например, выражение (sum = 5+3) имеет значение 8, поэтому выражение ((sum =5+3) <= 10) будет всегда иметь значение “истина” (т.к. 8 < 10). Более экзотичен следующий пример:

 

if((ch=getch()) == ‘q’)

puts("До свидания! Программа завершена.\n");

else

puts("Продолжаем работу! \n");

 

Как работает эта конструкция? Если в программе используется выражение ((ch=getch()) == ‘q’);, то она, дойдя до него, останавливается и переходит в состояние ожидания ввода символа с клавиатуры. После того, как вы введете символ, осуществляется присваивание введенного символа переменной ch и выполняется сравнение введенного символа с символом q. Если введенный символ равен q, то на экран будет выведено сообщение “ До свидания! Программа завершена. ”, в противном случае будет выведено сообщение “ Продолжаем работу! ”.

 

4.6.4. Разница между присваиванием (=) и равенством (==)

В языках Паскаль и Бейсик проверка на равенство производится выражением:

 

if (a = b) puts ("Равно");

else puts ("Не равно");

 

Если это программа на Паскале или Бейсике, то вы можете предполагать, что будет напечатано “ Равно ”, если a и b имеют одинаковое значение и “ Не равно ” в противном случае.

Иначе происходит с программой на С++, где выражение a = b означает “Присвоить значение b переменной a ”, и все выражение принимает значение b. Поэтому во фрагменте, приведенном выше, присвоится значение b переменной a, а затем напечатается “ Равно ”, если b имеет нулевое значение, в противном случае – “ Не равно ”.

Правильное решение следующее:

 

if (a == b) puts("Равно");

else puts("Не равно");

 

Оператор запятая

 

Вы можете использовать оператор запятая (,) для организации множественных выражений, расположенных внутри круглых скобок. Выражение внутри скобок вычисляется слева направо и все выражение принимает значение, которое было вычислено последним. Например, если oldch и ch имеют тип char, то выражение:

 

(oldch = ch, ch = getch());

 

присваивает переменной oldch значение ch, затем считывает символ, вводимый с клавиатуры, и запоминает его в ch. Результатом всего выражения, в итоге, будет значение введенного с клавиатуры символа. Приведем еще один пример:

 

ch=‘a’;

if((oldch = ch, ch = "b") == "a")

puts("Это символ ‘a’ \n");

else

puts("Это символ ‘b’\n");

 

Как вы считаете, какое сообщение будет выведено на экран вашего дисплея в результате выполнения приведенной выше программы?

 

Оператор if

 

Обратимся теперь опять к оператору if, который фигурировал при рассмотрении первых примеров. Оператор if имеет следующий основной формат:

 

if (значение)

оператор 1;

else

оператор 2;

 

где “ значение ” является любым выражением, которое приводится или может быть приведено к целочисленному значению. Если “ значение ” отлично от нуля (“ истина ”), то выполняется “ оператор 1”, в противном случае выполняется “оператор 2”.

Дадим пояснение относительно двух важных моментов по использованию оператора if–else.

Во-первых, часть “ else оператор2 ” является необязательной частью оператора if; другими словами, правомерно употребление следующей формы оператора if:

 

if (значение)

оператор 1;

 

В этой конструкции “ оператор 1” выполняется тогда и только тогда, когда “значение ” отлично от нуля. Если “ значение ” равно нулю, “ оператор 1” пропускается и программа продолжает выполняться дальше.

Во-вторых, что делать, если вы хотите выполнить более одного оператора в зависимости от того, ложно или истинно выражение, указанное в операторе if? Ответ: используйте составной оператор if.

 

Составной оператор состоит из:

– левой или открывающей фигурной скобки ({);

– последовательности операторов, разделенных между собой точкой с запятой (;);

– правой или закрывающей фигурной скобки (}).

 

В приведенном ниже примере в предложении if используется один оператор, а в предложении else – составной оператор.

 

if (b == 0.0)

printf("Отношение не определено\n");

else

{

ratio = a/b;

printf("Значение отношения равно %f\n", ratio);

}

 

Вы можете так же заметить, что тело вашей программы (функция main) является подобием составного оператора if.

 

Условный оператор (?:)

В некоторых случаях необходимо произвести выбор между двумя альтернативами (и результирующими значениями), основанный на некотором условии. Обычно это реализуется оператором if...else, например, так:

 

int imin(int a, int b)

{

if (a < b) return(a);

else return(b);

}

 

Но, как оказывается, для реализации такого выбора достаточно одной специальной конструкции. Ее формат следующий:

 

выражение 1? выражение 2: выражение 3

 

А смысл таков: “если выражение 1 верно, то вычисляется выражение 2 и все выражение получает его значение; иначе вычисляется выражение 3 и передается его значение”. Используя эту конструкцию, imin можно представить следующим образом:

 

int imin(int a, int b)

{

return((a < b)? a: b);

}

 

Более того, можно даже записать imin как строку макроса:

 

#define imin(a,b) ((a < b)? a: b)

 

Теперь, где бы ваша программа не встретила выражение imin(e1, e2);, она замещает его на ((e1 < e2)? e1: e2) и продолжает вычисления. Это в действительности наиболее общее решение, так как a и b больше не ограничены типом int; они могут быть любого типа, с которым можно выполнить операцию сравнения.