Язык С. Операции в языке С

1. Язык С

Павловская Т. А. C/C++. Программирование на языке высокого уровня
Харви Дейтел, Пол Дейтел. Как программировать на C++
Лофоре Р. Объектно-ориентированное программирование в С++
Поляков К. Программирование на языке Си.
Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си. СПб.: Невский Диалект, 2001.

2. Объявление переменных

Для хранения информации в компьютере необходимо выделить
память для нее. Чтобы сохранить один элемент информации в
компьютере, нужно идентифицировать как место в памяти, так и
объем памяти, требуемый для хранения этой информации.
int counter;
Тип
хранимых
данных
Точка с запятой –
конец оператора
Имя
переменной
Оператор объявления
переменной.
С момента объявления
программа будет
использовать имя counter
для обозначения значения,
хранящегося в данном
месте памяти
counter – это переменная, т.к. ее значение
можно изменять:
counter = 125;
2

3. Хранение переменных в памяти компьютера

Фундаментальной единицей памяти компьютера является бит. Его можно
рассматривать как электронный переключатель, который может быть установлен в
одно из двух положений: "включен" и "выключен". Положение "выключен"
представляет значение 0, а положение "включен" — значение 1. Порция памяти,
состоящая из 8 битов называется байт.
0
0
0
1
0
0
1
1
Тип переменной определяет размер выделяемой для хранения информации
памяти – 1, 2, 4 или 8 байт.
Тип
переменной
Размер,
байт
Тип
переменной
Размер,
байт
char
1
float
4
short
2
double
8
int (long)
4
long long
8
3

4. Хранение переменных в памяти компьютера

0
Адрес
ячейки
Примеры объявления переменных:
char c;
short s;
int k;
float f;
Присваивание значений:
c = 5;
s = 6;
k = 7;
f = 0.5;
120000
120001
120002
120003
120004
120005
120006
120007
120008
120009
120010
120011
120012
0
0
0
0
1
0
1
Память
05
06
00
07
00
00
00
00
00
00
3F
c
s
k
f
4

5. Знаковые и беззнаковые переменные

Переменные целых типов могут быть знаковыми и беззнаковыми:
char c;
unsigned char uc;
short s;
unsigned short us;
int k;
unsigned int uk;
Информация, хранимая в них интерпретируется по разному:
c = -2;
1
1
1
1
1
1
1
0
uc = 254;
1
1
1
1
1
1
1
0
т.к. у беззнаковых переменных нет отрицательных значений.
5

6. Знаковые и беззнаковые переменные

Переменные целых типов могут быть знаковыми и беззнаковыми:
char c;
unsigned char uc;
short s;
unsigned short us;
int k;
unsigned int uk;
Диапазоны значений также отличаются
Тип переменной
Размер, байт
Диапазон значений
char
1
-128 127
unsigned char
1
0 255
short
2
-32768 32767
unsigned short
2
0 65535
int
4
-2147483648 2147483647
unsigned int
4
0 4294967295
6

7. Логический тип

В языке С++ добавлен еще один тип - логический или тип bool.
Величины логического типа могут принимать только значения true
или false, являющиеся зарезервированными словами. Внутренняя
форма представления значения false — 0 (нуль). Любое другое
значение интерпретируется как true.
bool b1 = true;
bool b2 = false;
При преобразовании к целому типу true имеет значение 1, а false — 0.
int i1 = b1;
// i1 = 1
int i1 = b2;
// i1 = 0
7

8. Объявление переменных

Когда в программе объявляется переменная, например int или
float, то не просто выделяется память для нее, но также
устанавливается, какие операции допустимы с этой переменной
(напр., % - для int, но не для float).
То есть, спецификация базового типа выполняет три вещи:
• Определяет, сколько памяти нужно объекту.
• Определяет, как интерпретируются биты памяти (типы long и
float могут занимать одинаковое количество бит памяти, но
транслируются в числовые значения по-разному.)
• Определяет, какие операции, или методы, могут быть
применены с использованием этого объекта данных.
Для встроенных типов информация об операциях встроена в
компилятор.
Примеры объявлений с начальной инициализацией:
int k = 10;
float f = 20.5;
bool b = true;
8

9. Объявление констант

Константами называют неизменяемые величины. Различаются
целые, вещественные, символьные и строковые константы.
Символьные константы в C++ можно записать несколькими способами.
Обычные символы, такие как буквы, знаки препинания и цифры, проще
всего заключать в одиночные кавычки. Такая форма записи будет
символизировать числовой код символа.
Например, в системе ASCII установлены следующие соответствия:
'А' соответствует числу 65, коду ASCII для символа А;
'5' соответствует 53, коду ASCII для цифры 5;
' ' соответствует 32, коду ASCII для символа пробела;
char c1 = 'A'; // c1 присваивается код буквы A (число 65)
можно записать и так:
char c1 = 65; // 16-ричное 41
0
1
0
0
0
0
0
1
9

10. Объявление констант

Для записи символьных констант, соответствующих неграфическим
символам, используют так называемые управляющие
последовательности (или esc-последовательности):
'\n' – соответствует коду 10 – переход на новую строку
'\r' – соответствует коду 13 – возврат каретки;
'\t' – соответствует коду 9 – табуляция;
Можно также применять управляющие последовательности на основе
восьмеричных или шестнадцатеричных кодов символа. Например,
комбинация клавиш <Ctrl+Z> имеет ASCII-код 26, соответствующий
восьмеричному значению 032 и шестнадцатеричному 0x1a. Этот символ
можно представить с помощью одной из управляющих
последовательностей: \032 или \0x1a.
char c1 = '\032';
10

11. Объявление констант

Для записи строковых констант используют последовательность
символов, заключенную в кавычки:
”Hello!”
Можно использовать и управляющие последовательности:
”Hello!\n”
В конец каждого строкового литерала компилятором добавляется
нулевой символ (код 0). Поэтому длина строки всегда на единицу
больше количества символов в ее записи.
char str[6] = ”Hello”; // 6 символов
Пустая строка "" имеет длину 1 байт.
Обратите внимание на разницу между строкой из одного символа,
например, "А", и символьной константой 'А‘:
char c = ‘A’;
char str[2] = ”A”;
Пустая символьная константа недопустима.
11

12. Объявление констант

Целочисленный литерал, или константа, представляет собой число,
записываемое явно, например: 42.
Язык С позволяет записывать целые числа в трех различных системах
счисления: с основанием 10, с основанием 8 и с основанием 16.
Если первой цифрой константы является 0, то это число восьмеричное
(основание 8), например:
042 – это 8-ричное значение, соответствующее десятичному числу 34.
Если первыми двумя символами являются 0х или 0Х, то это
шестнадцатеричное значение (основание 16), например:
0x42 – это 16-ричное значение, соответствующее десятичному числу 66.
int a1 = 42;
// a1 присваивается значение 42
int a2 = 0xA5; // a2 присваивается 16-ричное значение,
// соответствующее десятичному 165
int a3 = 042; // a3 присваивается 8-ричное значение,
// соответствующее десятичному 34
12

13. Объявление констант

Вещественные константы записываются с десятичной точкой или в
экспоненциальной форме:
5.7
0.2Е6
Вещественная константа в экспоненциальном формате представляется в
виде мантиссы и порядка. Мантисса записывается слева от знака
экспоненты (Е или е), порядок — справа от знака. Значение константы
определяется как произведение мантиссы и возведенного в указанную в
порядке степень числа 10. Обратите внимание, что пробелы внутри числа
не допускаются, а для отделения целой части от дробной используется не
запятая, а точка.
float f = 0.2E6; // переменной f присваивается число 200000
Если требуется записать отрицательную целую или вещественную
константу, то перед ней ставится знак унарный минус (-), например:
-218
-4.8
13

14. Именованные константы

Если константа используется во множестве мест программы, то гораздо
удобнее дать ей имя – создать так называемую именованную константу.
По символическому имени константы можно судить о том, что собой
представляет константа. Кроме того, если понадобится изменить ее
значение, то для этого достаточно будет модифицировать единственное
определение.
Например, в программе необходимо задать максимальное значение
диапазона измерений – 100, которое будет использоваться в нескольких
местах программы.
Для этого будет удобным создать символическую константу с именем
MAX и значением 100.
14

15. Именованные константы

Для определения символических констант можно использовать
директиву препроцессора #define:
#define MAX 100
Имя константы
Значение константы
Директива сообщает препроцессору следующее: найти в программе
экземпляры символической константы MAX и заменить каждое вхождение
значением 100. Например, если в программе есть строка:
counter = MAX;
то препроцессор заменит слово MAX на 100 и в процессе выполнения
программы переменной counter будет присвоено значение 100.
Таким образом, директива #defіnе работает подобно команде
глобального поиска и замены в текстовом редакторе. После
произведенных замен происходит компиляция измененной программы.
15

16. Именованные константы

В C++ имеется более удобный способ создания символических констант
- с помощью ключевого слова const.
Общая форма для создания константы выглядит следующим образом:
const тип имя = значение;
Например, для создания константу с именем MAX и значением 100:
const int MAX = 100;
Имя константы
Значение константы
Константа инициализируется при ее объявлении.
После инициализации константы, ее значение установлено. Компилятор
не позволяет в последующем изменять значение MAX.
Ключевое слово const называется квалификатором, т.к. оно уточняет,
что означает объявление.
16

17. Операции в языке С

Программирование вычислений предполагает, что над данными
программы выполняются некоторые преобразования. Для этого в С и С++
определены операции соответствующих типов: арифметические,
логические, сравнения, логические поразрядные, присваивания и др.
В соответствии с количеством операндов, которые используются в
операциях, они делятся на:
унарные (один операнд)
–a
бинарные (два операнда)
a + b
тернарную (три операнда)
?:
17

18. Арифметические операции

Арифметические операции:
Знак
операции
+
–
*
/
%
int
c =
c =
c =
a =
a /
a %
-b;
Описание операции
Сложение
Вычитание, а также унарный минус
Умножение (бинарная операция)
Деление; если оба аргумента - целые, то
деление целочисленное
Целочисленный остаток от деления
25, b = 2, c;
b;
b;
// унарный минус: с = -2, b не изменяется
float f = 25, g = 2, h;
h = f / g;
c = 25 % 2;
// остаток от деления 25 на 2: 1
18

19. Арифметические операции

Порядок выполнения операций:
Приоритет имеют операции *, /, %
Если одинакового приоритета – по очереди слева направо
с = 3 + 4 * 5;
// результат: 23
c = 2 * 3 + 4 * 5; // результат: 26
c = 80 / 4 * 5;
// результат: 100
При выполнении деления результат зависит от типа операндов:
int a = 25, b = 2, c;
c = a / b; // деление целых сопровождается отбрасыванием
// дробной части, получаем: 12
float f = 25, g = 2, h;
h = f / g; // результат: 12.5
h = a / b; // результат: 12
19

20. Арифметические операции

К арифметическим относят также операции:
Знак операции
++
––
Описание операции
Увеличение на единицу
Уменьшение на единицу
Эти операции, называемые также инкрементом и декрементом, имеют
две формы записи — префиксную, когда операция записывается
перед операндом:
++a;
// эквивалентно a = a + 1;
и постфиксную:
a++;
// эквивалентно a = a + 1;
В префиксной форме сначала изменяется операнд, а затем его
значение становится результирующим значением выражения, а в
постфиксной форме значением выражения является исходное значение
операнда, после чего он изменяется.
int c, a = 5;
c = ++a; // c = 6, a = 6
a = 5;
c = a++; // c = 5, a = 6
20

21. Операции сравнения

Операции сравнения:
Знак
операции
>
>=
<
<=
==
!=
Описание операции
больше
больше или равно
меньше
меньше или равно
равно
не равно
Результатом операции сравнения является одно из двух значений:
true (1) или false(0).
Используется в операторах условия:
if (i < MAX-1)
. . . .
Все операции сравнения имеют одинаковый приоритет, но более низкий,
чем арифметические операции, поэтому выражение типа i < MAX-1
будет выполняться так же, как i < (MAX-1).
21

22. Операции сравнения

Операции сравнения:
Знак
операции
>
>=
<
<=
==
!=
Описание операции
больше
больше или равно
меньше
меньше или равно
равно
не равно
Сравнивать на равенство или неравенство вещественные переменные
не рекомендуется, например:
if (f == 3.1415)
. . . .
if (f != 1.23)
. . . .
будут работать неправильно.
22

23. Логические операции

Логические операции
Знак операции
&&
||
!
Описание операции
Логическое И
Логическое ИЛИ
Логическое НЕ
Результатом логических операций является одно из двух значений:
true (1) или false (0).
Выражения, между которыми стоят операторы && или || , вычисляются
слева направо. Вычисление прекращается, как только становится известна
истинность или ложность результата.
a < 0 || a >= MAX
Унарный оператор ! преобразует ненулевой операнд в 0, а нулевой в 1.
!(a < 0 || a >= MAX)
Обычно оператор ! используют в конструкциях вида:
if (!valid)
что эквивалентно
if (valid == 0)
23

24. Логические операции

Приоритет оператора && выше, чем оператора || , однако их приоритеты
ниже, чем приоритет операторов отношения и равенства. Из сказанного
следует, что выражение вида
year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0
не требует дополнительных скобок.
Используется в операторах условия:
if(year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0)
printf("%d високосный год\п", year);
else
printf("%d невисокосный год\п", year);
24

25. Битовые операции

Битовые операции
Знак операции
&
|
~
^
<<
>>
Описание операции
Побитовое И
Побитовое ИЛИ
Побитовое НЕ
Побитовое исключающее ИЛИ
Сдвиг влево
Сдвиг вправо
Битовые операции можно применять только к целочисленным
операндам, т. е. к операндам типов char , short , int и long - знаковым и
беззнаковым.
char a, b = 5, c = 11; // b = 00000101, c = 00001011
a = b & c; // a = 00000001
a = b | c; // a = 00001111
a = ~c;
// a = 11110100
a = b ^ c; // a = 00001110
25

26. Битовые операции

Битовые операции
Знак операции
&
|
~
^
<<
>>
Описание операции
Побитовое И
Побитовое ИЛИ
Побитовое НЕ
Побитовое исключающее ИЛИ
Сдвиг влево
Сдвиг вправо
Поразрядные операторы & и ! следует отличать от логических
операторов && и !!.
char a, b = 5, c = 2; // b = 00000101, c = 00000010
a = b & c; // a = 0
a = b && c; // a = 1 (true)
26

27. Битовые операции

Битовые операции
Знак операции
&
|
~
^
<<
>>
Описание операции
Побитовое И
Побитовое ИЛИ
Побитовое НЕ
Побитовое исключающее ИЛИ
Сдвиг влево
Сдвиг вправо
Оператор & используется, например, для обнуления нужных разрядов:
a = a & 0x0F; (обнуляет все старшие разряды, кроме четырех
младших),
а оператор | – для установки битов:
a = a | 0x0F; (устанавливает четыре младших разряда в 1)
27

28. Битовые операции

Битовые операции
Знак операции
<<
>>
Описание операции
Сдвиг влево
Сдвиг вправо
Операторы << и >> сдвигают влево или вправо свой левый операнд на
число битовых позиций, задаваемое правым операндом, который должен
быть неотрицательным.
х << 2 сдвигает значение х влево на 2 позиции, заполняя
освобождающиеся биты нулями, что эквивалентно умножению х на 4.
Сдвиг вправо беззнаковой величины всегда сопровождается заполнением
освобождающихся разрядов нулями. Сдвиг вправо знаковой величины
происходит с распространением знакового разряда ("арифметический
сдвиг").
unsigned char a = 10, b; // a = 00001010 (десятичное 10)
b = a << 2; // 00101000 (40), a – не изменилось!
28

29. Операции присваивания

Операции присваивания
Знак
=
+=
–=
*=
/=
%=
&=
I=
^=
Описание операции
Присваивание
Прибавление величины из правой части к переменной в левой части
Вычитание величины из правой части от перемен ной в левой части
Умножение переменной из левой части на величину из правой части
Деление переменной из левой части на величину из правой части
Остаток от деления переменной из левой части на величину из правой части
Поразрядное И переменной из левой части c величиной из правой части
Поразрядное ИЛИ переменной из левой части c величиной из правой части
Поразрядное исключающее ИЛИ переменной из левой части c величиной из
правой части
<<= Сдвиг влево переменной из левой части на величину из правой части
>>= Сдвиг вправо переменной из левой части на величину из правой части
Оператор присваивания – бинарный, результат выполнения – значение
операнда, поэтому можно записывать так:
a = b = c = d = 1;
Выполняется справа налево.
29

30. Операторы присваивания

Оператор
Оператор
Оператор
Оператор
Оператор
a
a
a
a
a
+=
-=
*=
/=
%=
10;
10;
10;
10;
10;
Оператор a *= b + 1;
эквивалентен
эквивалентен
эквивалентен
эквивалентен
эквивалентен
a
a
a
a
a
=
=
=
=
=
a
a
a
a
a
+
*
/
%
10;
10;
10;
10;
10;
эквивалентен a = a * (b + 1);
Оператор a <<= 2;
эквивалентен a = a << 2;
Оператор a >>= 8;
эквивалентен a = a >> 8;
т.е. сдвигается сам аргумент
unsigned short us = 46607; // us = 1011 0110 0000 1111
us >>= 8; // us = 0000 0000 1011 0110 (десятичное 182)
30

31. Операция преобразования типа

Конструкция вида (имя-типа) выражение
приводит выражение к указанному в скобках типу, например:
(double)(i + 1)
преобразует значение выражения из целого типа в double.
Обычно преобразование типа осуществляется неявно:
int a = 15, b = 6;
float g, f = 3.5;
g = a + f; // a неявно приводится к типу float (g = 18.5).
Но в формуле
g = a / b; // g = 2
для правильного результата нужно использовать оператор
преобразования типа:
g = (float)a / b; // g = 2.5
В языке С++ принято писать так:
double(i + 1);
g = float(a) / b;
31

32. Операция определения размера

Операция определения размера sizeof предназначена для вычисления
размера объекта или типа в байтах, и имеет две формы:
sizeof выражение
sizeof (тип)
Например:
float x = 1;
short k, a;
a = sizeof (float);
a = sizeof (short);
a = sizeof x;
a = sizeof (x + 3.14);
a = sizeof (k + 1);
//
//
//
//
//
a
a
a
a
a
=
=
=
=
=
4
2
4
4;
2;
32

33. Условная операция (?:)

Эта операция тернарная, то есть имеет три операнда. Ее формат:
операнд_1 ? операнд_2 : операнд_3
Если результат вычисления операнда 1 равен true, то результатом
условной операции будет значение второго операнда, иначе — третьего
операнда.
Например:
чтобы записать в z большее из а и b, можно написать:
z = (а > b) ? а : b;
k = (k < n) ? k + 1 : 1;
если k меньше n, то k увеличивается на 1, а иначе к присваивается
значение 1.
33

34. Приоритет операций

Операции (от высшего приоритета к низшему)
()
! ~ ++ -- - (type) sizeof (унарные)
*/%
+<< >>
<<= >>=
== !=
&
^
|
&&
||
?: (тернарная)
= += -= *= /= %=
Порядок выполнения
Слева направо
Справа налево
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Слева направо
Справа налево
Если нет уверенности в том, какая операция выполнится раньше, лучше
воспользоваться скобками:
if(((y % 4) == 0) && ((y % 100) != 0) || ((y % 400) == 0))
34