Таблица приоритетов операций c. Выражения и операции

Порядок выполнения операций при вычислении значения выражения определяется расположением знаков операций , круглых скобок и приоритетом операций . Операции с наивысшим приоритетом выполняются в первую очередь. Если в выражении содержится несколько операций одного приоритета на одном и том же уровне, то их обработка производится в соответствии с порядком выполнения – справа налево или слева направо. Если необходимо изменить порядок выполнения операций в выражении, то следует использовать круглые скобки, например (x + y) * z.

Приоритет операции запятая ниже, чем у всех остальных операций.

В приведенной ниже таблице операции языка C++ приведены в порядке убывания приоритета. Операции с разными приоритетами разделены чертой.

Таблица приоритетов операций

Приведение (преобразование) типа

Язык программирования С++ , являясь типизированным языком, позволяет тем не менее весьма свободно обращаться с выражениями, оперирующими различными типами данных. В этом случае операнды выражения приводятся к некоторому общему типу.

Автоматически производятся лишь преобразования, которые преобразуют операнды с меньшим диапазоном значений в операнды с большим диапазоном значений, поскольку это происходит без какой-либо потери информации. Например, если в выражении ival + f v al переменная ival типа int , а переменная f v al – типа float , то при выполнении операции (+ ) значение переменной iv al будет приведено к типу float .

Выражения, в которых могла бы теряться информация, например, при присваивании длинных целых более коротким или вещественным целым, могут вызвать предупреждения (Warning), но они допустимы (см. операцию присваивания).

Для любого выражения можно явно указать преобразование его типа, используя унарную операцию, называемую приведением (преобразованием) типа . Операция может быть записана в двух форматах:

(тип ) выражение

тип (выражение)

Операндом операции приведения типа является преобразуемое выражение. Приоритет операции приведения типа такой же, как и у других унарных операций. Например: (long double ) 5; (int ) f; (double) a/2.

Если рассматриваемое выражение имеет достаточно сложный вид, желательно брать его в скобки, чтобы убедится, что тип будет изменен у результата всего выражения, а не у его части. Например,

(int ) x + b * c

(int ) (x + b * c )

В первом случае преобразование относится к переменной x , во втором – ко всему выражению x + b * c .

Приоритет операций.

Всем наверно с детства знакома задачка с подковыркой, когда опоненту говорят сколько будет два плюс два умножить на два. Многие забывают что в математике сначала надо умножать, а потом только прибавлять, и потому ответ не 8, а 6.

В языке программирования Си, тоже есть определенны порядок выполнения арифметических операций. Он очень похож на тот, который мы используем в обычной жизни.

Операции в скобках

Функции (типа sqrt, cos и другие)

Умножение, деление, остаток от деления (слева направо, как в обычной жизни)

Сложение вычитание (слева направо, как в обычной жизни)

Для примера рассмотрим следующее выражение записанное на языке Си:

Приоритет арифметических операций

Над каждым действием вы видите каким оно выполняется по счету.

Для изменения порядка выполнения операций используются круглые скобки. Например, если записать:

Листинг 4.10

Компьютер сначала поделит а на b, и потом умножит полученный результат на с. Но, если нам надо посчитать чему равно a деленное на произведение b*c, тогда нужно использовать скобки.

Листинг 4.11

15. Элементарный ввод-вывод в языке Си.

Функция форматного вывода printf()

printf(форматная_строка, список_вывода)

Список вывода содержит перечисленные через запятую имена выводимых переменных, т. е. показывает, что выводить. В список вывода можно включать не только переменные, но и произвольные выражения (в частном случае константы).

Форматная строка показывает, в каком виде значения переменных будут выведены на экран. В простейшем случае форматная строка - это строковая константа, т. е. она ограничена двойными кавычками. Форматная строка может содержать:

произвольный текст (обычно он поясняет значения выводимых переменных); среди символов этого текста могут быть и управляющие; в несложных программах этого пособия часто будет использоваться управляющий символ "\n" ;

спецификации форматов, показывающие, в каком виде должны выводиться значения переменных; каждая спецификация соответствует одной переменной; спецификации встречаются в форматной строке в том порядке, в каком перечисляются выводимые переменные в списке вывода; каждая спецификация начинается с символа %; спецификация стоит в том месте текста, где должно выводиться значение соответствующей переменной.

Спецификация формата вывода или ввода

В простейшем виде спецификация формата имеет вид:

%ширина_поля.точность спецификатор

Ширина поля - положительное целое число, задающее минимальное количество позиций, занимаемых выводимым значением; если число символов в выводимом значении меньше, чем ширина поля, то выводимое значение дополняется пробелами до минимальной длины; если число символов в выводимом значении больше ширины поля или ширина поля не задана, то печатаются все символы значения (ширина поля игнорируется).

Точность - положительное целое число, указывается в основном для вещественных чисел, означая в этом случае количество выводимых после десятичной точки цифр.

На первых этапах обучения программированию достаточно следующих спецификаторов:

d - для целых значений (типов int, char, unsigned);

f - для вещественных значений (типов float, double);

e - для вещественных значений (типов float, double)с указанием порядка, т. е. в виде:

Другие примеры оператора printf() представлены на рис.1.

Функция форматного ввода scanf()

Оператор вызова этой функции имеет вид:

scanf(форматная_строка, список_ввода)

Список ввода показывает, что выводить. Он содержит перечисленные через запятую адреса вводимых переменных. Почему адреса, а не имена переменных станет понятно после знакомства с функциями Си (часть I I пособия). Записать адрес переменной нетрудно, используя операцию & (см. таблицу 3). В список ввода не могут входить выражения или константы, так как ввод предполагает изменение значения.

Форматная строка - это строковая константа, которая, так же как при выводе, показывает, в каком виде значения переменных будут выглядеть на экране. Форматная строка при вводе содержит только спецификации формата, включать в нее какой либо пояснительный текст бессмысленно. Спецификации формата при вводе записываются так же при выводе, но ширина поля и точность обычно упускаются.

Пример функции scanf:

printf("Введите i и a\n"); /* вывод приглашения к вводу */

scanf("%d%f", &i, &a);...

Форма ввода:

Введите i и a

В фигурные скобки принято заключать альтернативные фрагменты формы ввода или вывода. В данном примере значения i и a можно располагать на одной строке экрана, разделяя их пробелами, а можно на разных строках, разделяя их нажатием клавиши Enter.

Заметим также, что при вводе строк символов с помощью функции scanf() действуют более сложные правила. Так, в буфер устройства ввода считываются все символы до нажатия Enter, а в вводимую строковую переменную передаются символы до первого пробела. Такой принцип работы scanf() имеет свои преимущества, но они слишком трудны при начальном освоении языка Си. Поэтому для ввода и вывода строк лучше пользоваться функциями gets() и puts().

Приоритет и порядок выполнения

Приоритет и ассоциативность операций языка Си влияют на порядок группирования операндов и вычисления операций в выражении. Приоритет операций существен только при наличии нескольких операций, имеющих различный приоритет. Выражения с более приоритетными операциями вычисляются первыми.

В таблице 4.1 приведены операции в порядке убывания приоритета. Операции, расположенные в одной строке таблицы, или объединенные в одну группу, имеют одинаковый приоритет и одинаковую ассоциативность.

Таблица 4.1.

Приоритет и ассоциативность операций в языке Си

Из таблицы 4.1. следует, что операнды, представляющие вызов функции, индексное выражение, выражение выбора элемента и выражение в скобках, имеют наибольший приоритет и ассоциативность слева направо. Приведение типа имеет тот же приоритет и порядок выполнения, что и унарные операции.

Выражение может содержать несколько операций одного приоритета. Когда несколько операций одного и того же уровня приоритета появляются в выражении, то они применяются в соответствии с их ассоциативностью - либо справа налево, либо слева направо.

Следует отметить, что в языке Си принят неудачный порядок приоритета для некоторых операций, в частности для операции сдвига и поразрядных операций. Они имеют более низкий приоритет, чем арифметические операции (сложение и др.). Поэтому выражение

а = b & 0xFF + 5

вычисляется как

а = b & (0xFF + 5),

а выражение

а +с >> 1

вычисляется как

(а + с) >> 1

Мультипликативные, аддитивные и поразрядные операции обладают свойством коммутативности. Это значит, что результат вычисления выражения, включающего несколько коммутативных операций одного и того же приоритета, не зависит от порядка выполнения этих операций. Поэтому компилятор оставляет за собой право вычислять такие выражения в любом порядке, даже в случае, когда в выражении имеются скобки, специфицирующие порядок вычисления.

В СП ТС реализована операция унарного плюса, позволяющая гарантировать порядок вычисления выражений в скобках.

Операция последовательного вычисления, логические операции И и ИЛИ, условная операция и операция вызова функции гарантируют определенный порядок вычисления своих операндов. Операция последовательного вычисления обеспечивает вычисление своих операндов по очереди, слева направо (запятая, разделяющая аргументы в вызове функции, не является операцией последовательного вычисления и не обеспечивает таких гарантий). Гарантируется лишь то, что к моменту вызова функции все аргументы уже вычислены.

Условная операция вычисляет сначала свой первый операнд, а затем, в зависимости от его значения, либо второй, либо третий.

Логические операции также обеспечивают вычисление своих операндов слева направо. Однако логические операции вычисляют минимальное число операндов, необходимое для определения результата выражения. Таким образом, второй операнд выражения может вообще не вычисляться.

int х, у, z, f();

z = х > у || f(x, у);

Сначала вычисляется выражение х>у. Если оно истинно, то переменной z присваивается значение 1, а функция f не вызывается. Если же значение х не больше у, то вычисляется выражение f(x,y). Если функция f возвращает ненулевое значение, то переменной z присваивается 1, иначе 0. Отметим также, что при вызове функции f гарантируется, что значение ее первого аргумента больше второго.

Рассмотренный пример показывает основные возможности использования порядка выполнения логических операций. Это, во-первых, повышение эффективности за счет помещения наиболее вероятных условий в качестве первых операндов логических операций. Во-вторых, это возможность вставки в выражение проверок, при ложности которых последующие действия не будут производиться. Так, в следующем условном операторе if чтение очередного символа из файла будет выполняться только в том случае, если конец файла еще не достигнут:

if(!feof(pf)) && (с = getc(pf)) …

Здесь feof - функция проверки на конец файла, getc - функция чтения символа из файла (см. раздел 12).

В-третьих, можно гарантировать, что в выражении f(x)&&g(y) функция f будет вызвана раньше, чем функция g . Для выражения f(x)+g(y) этого утверждать нельзя.

В последующих примерах показано группирование операндов для различных выражений.

В первом примере поразрядная операция И (&) имеет больший приоритет, чем -логическая операция ИЛИ (||), поэтому выражение а&b является первым операндом логической операции ИЛИ.

Во втором примере логическая операция ИЛИ (||) имеет больший приоритет, чем операция простого присваивания, поэтому выражение b||с образует правый операнд операции присваивания. (Обратите внимание на то, что значение, присваиваемое а , есть нуль или единица.)

В третьем примере показано синтаксически корректное выражение, которое может выработать неожиданный результат. Логическая операция И (&&) имеет более высокий приоритет, чем логическая операция ИЛИ (||), поэтому запись q&&r образует операнд. Поскольку логические операции сначала вычисляют свой левый операнд, то выражение q&&r вычисляется раньше, чем s-- . Однако если q&&r дает ненулевое значение, то s-- не будет вычисляться и s не декрементируется. Более надежно было бы поместить s-- на место первого операнда выражения либо декрементировать s отдельной операцией.

В четвертом примере показано неверное выражение, которое приведет к ошибке при компиляции. Операция равенства (==) имеет наибольший приоритет, поэтому p==0 группируется в операнд. Тернарная операция ?: имеет следующий приоритет. Ее первым операндом является выражение p==0 , вторым операндом - выражение p+=1 . Однако последним операндом тернарной операции будет считаться p , а не p+=2 . так как в данном случае идентификатор p по приоритету операций связан более тесно с тернарной операцией, чем с составной операцией сложения с присваиванием. В результате возникает синтаксическая ошибка, поскольку левый операнд составной операции присваивания не является L-выражением.

Чтобы предупредить ошибки подобного рода и сделать программу более наглядной, рекомендуется использовать скобки. Предыдущий пример может быть корректно оформлен следующим образом:

(р == 0) ? (р += 1) : (р += 2)