Какого типа операторы используются в C++? В чем особенность каждого из типов?
Оператор — это символ, который сообщает компилятору выполнить определенные математические или логические манипуляции. C ++ богат встроенными операторами и предоставляет следующие типы операторов:
- Арифметические операторы
- Реляционные операторы
- Логические операторы
- Побитовые операторы
- Операторы присваивания
- Другие операторы
Арифметические операторы
Существуют следующие арифметические операторы, поддерживаемые языком C ++:
| Оператор | Описание | Пример |
|---|---|---|
| + | Добавляет два операнда | A + B даст 30 |
| — | Вычитает второй операнд с первого | A — B даст -10 |
| * | Умножает оба операнда | A * B даст 200 |
| / | Делит числитель на де-числитель | B / A даст 2 |
| % | Оператор модуля и остаток после целочисленного деления | B% A даст 0 |
| ++ | Оператор приращения увеличивает целочисленное значение на единицу | A ++ даст 11 |
| — | Уменьшает целочисленное значение на единицу | A— даст 9 |
Реляционные операторы
Существуют следующие реляционные операторы, поддерживаемые языком C ++:
| Оператор | Описание | Пример |
|---|---|---|
| == | Проверяет, равны ли значения двух операндов или нет, если да, то условие становится истинным. | (A == B) не соответствует действительности. |
| знак равно | Проверяет, равны ли значения двух операндов или нет, если значения не равны, условие становится истинным. | (A! = B) истинно. |
| > | Проверяет, превышает ли значение левого операнда значение правого операнда, если да, тогда условие становится истинным. | (A> B) неверно. |
| < | Проверяет, является ли значение левого операнда меньше значения правильного операнда, если да, тогда условие становится истинным. | (A <B) истинно. |
| > = | Проверяет, превышает ли значение левого операнда значение правого операнда, если да, тогда условие становится истинным. | (A> = B) неверно. |
| <= | Проверяет, является ли значение левого операнда меньше или равно значению правильного операнда, если да, тогда условие становится истинным. | (A <= B) истинно. |
Логические операторы
Существуют следующие логические операторы, поддерживаемые языком C ++:
| Оператор | Описание | Пример |
|---|---|---|
| && | Вызывается логическим оператором AND. Если оба операнда отличны от нуля, условие становится истинным. | (A && B) является ложным. |
| || | Вызывается логическим оператором ИЛИ. Если любой из двух операндов отличен от нуля, тогда условие становится истинным. | (A || B) истинно. |
| ! | Вызывается логическим оператором NOT. Используется для изменения логического состояния операнда. Если условие истинно, то логический оператор NOT сделает ложным. | ! (A && B) истинно. |
Побитовые операторы
Побитовый оператор работает с битами и выполняет побитовую операцию. Таблицы истинности для &, |, и ^ заключаются в следующем:
| p | q | p & q | p | q | p ^ q |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Побитовые операторы, поддерживаемые языком C ++, перечислены в следующей таблице:
| Оператор | Описание | Пример |
|---|---|---|
| & | Двоичный оператор AND копирует бит в результат, если он существует в обоих операндах. | (A & B) даст 12, что составляет 0000 1100 |
| | | Двоичный оператор OR копирует бит, если он существует в любом из операндов. | (A | B) даст 61, который равен 0011 1101 |
| ^ | Оператор двоичного XOR копирует бит, если он установлен в один операнд, но не тот и другой. | (A ^ B) даст 49, который равен 0011 0001 |
| ~ | Binary Ones Оператор дополнения является унарным и имеет эффект «flipping» бит. | (~ A) даст -61, что составляет 1100 0011 в форме дополнения 2 из-за подписанного двоичного числа. |
| << | Двойной левый оператор сдвига.Значение левых операндов перемещается влево на количество бит, заданных правым операндом. | A << 2 даст 240, что составляет 1111 0000 |
| >> | Двоичный оператор правого сдвига. Значение левых операндов перемещается вправо на количество бит, заданных правым операндом. | A >> 2 даст 15, что составляет 0000 1111 |
Операторы присваивания
Существуют следующие операторы присваивания, поддерживаемые языком C ++:
| Оператор | Описание | Пример |
|---|---|---|
| знак равно | Простой оператор присваивания, присваивает значения из правых операндов в левый операнд. | C = A + B присваивает значение A + B в C |
| + = | Оператор Add AND присваивания, Он добавляет правый операнд в левый операнд и присваивает результат левому операнду. | C + = A эквивалентно C = C + A |
| знак равно | Subtract AND assign operator, вычитает правый операнд из левого операнда и присваивает результат левому операнду. | C — = A эквивалентно C = C — A |
| знак равно | Оператор умножения и присваивания, Он умножает правый операнд на левый операнд и присваивает результат левому операнду. | C * = A эквивалентно C = C * A |
| знак равно | Оператор Divide AND assign. Он делит левый операнд на правый операнд и присваивает результат левому операнду. | C / = A эквивалентно C = C / A |
| знак равно | Модуль и оператор присваивания, он принимает модуль с использованием двух операндов и присваивает результат левому операнду. | C% = A эквивалентно C = C% A |
| << = | Оператор сдвига слева и. | C << = 2 совпадает с C = C << 2 |
| >> = | Оператор правой смещения и назначения. | C >> = 2 совпадает с C = C >> 2 |
| знак равно | Побитовый И оператор присваивания. | C & = 2 является таким же, как C = C & 2 |
| ^ = | Побитовое исключающее ИЛИ и оператор присваивания. | C ^ = 2 является таким же, как C = C ^ 2 |
| | = | Побитовое включение оператора OR и присваивания. | C | = 2 совпадает с C = C |2 |
Другие операторы
В следующей таблице перечислены некоторые другие операторы, поддерживаемые C ++:
| Оператор | Описание |
|---|---|
| sizeof | Возвращает размер переменной. Например, sizeof (a), где ‘a’ является целым числом и будет возвращать 4. |
| Condition ? X : Y | Если Условие истинно, то оно возвращает значение X, иначе возвращает значение Y. |
| , | Вызывает последовательность операций. Значение всего выражения запятой — это значение последнего выражения списка, разделенного запятыми. |
| . (dot) and -> (arrow) | Используются для ссылки на отдельных членов классов, структур и союзов. |
| Cast | Преобразуют один тип данных в другой. Например, int (2.2000) вернет 2. |
| & | Возвращает адрес переменной. Например, & a; даст фактический адрес переменной. |
| * | Является указателем на переменную. Например * var; будет указывать на переменную var. |
Приоритеты операторов в C ++
Приоритет оператора определяет группировку терминов в выражении. Это влияет на оценку выражения. Некоторые операторы имеют более высокий приоритет, чем другие; например, оператор умножения имеет более высокий приоритет, чем оператор сложения —
Например, x = 7 + 3 * 2; здесь x назначается 13, а не 20, потому что оператор * имеет более высокий приоритет, чем +, поэтому он сначала умножается на 3 * 2, а затем добавляется в 7.
Здесь операторы с наивысшим приоритетом появляются в верхней части таблицы, а нижние — внизу. Внутри выражения сначала будут оцениваться операторы с более высоким приоритетом.
| Категория | Оператор | Ассоциативность |
|---|---|---|
| постфикс | () [] ->. ++ — — | Слева направо |
| Одинарный | + -! ~ ++ — — (тип) * & sizeof | Справа налево |
| Multiplicative | * /% | Слева направо |
| присадка | + — | Слева направо |
| сдвиг | << >> | Слева направо |
| реляционный | <<=>> = | Слева направо |
| равенство | ==! = | Слева направо |
| Побитовое AND | & | Слева направо |
| Побитовое XOR | ^ | Слева направо |
| Побитовое OR | | | Слева направо |
| Логические AND | && | Слева направо |
| Логический OR | || | Слева направо |
| условный | ?: | Справа налево |
| присваивание | = + = — = * = / =% = >> = << = & = ^ = | = | Справа налево |
| запятая | , | Слева направо |
***
Арифметические операторы
Выражения в С++ содержат, помимо переменных, еще и операторы. Операторы условно можно поделить на арифметические, логические, поразрядные и операторы отношения.
Арифметические операторы используются для сложения, вычитания, умножения и деления чисел.
| Оператор | Назначение |
| + | Сложение |
| — | Вычитание |
| * | Умножение |
| / | Деление. Если операндами являются целые числа, выполняется целочисленное деление |
| % | Остаток от деления (деление по модулю) |
| ++ | Инкремент |
| — | Декремент |
Первые пять операторов являются бинарными, то есть используются с двумя операндами. За исключением операторов деления по модулю (остаток от целочисленного деления), инкремента и декремента, операторы совпадают с соответствующими математическими операторами. Если оператор деления по модулю особых комментариев не требует, то операторы инкремента и декремента в определенном смысле являются визитной карточкой языка С++. Оператор инкремента даже присутствует в названии языка.
Операторы инкремента и декремента являются унарными (используются с одним операндом). Действие операторов состоит в увеличении или уменьшении значения операнда на единицу. Например, результат выполнения команды i++ есть увеличение значения переменной i на единицу. Другими словами, команды i++ и i=i+1 с точки зрения влияния на значение переменной i являются эквивалентными. Аналогично в результате команды i— значение переменной i уменьшается на единицу, как и в результате выполнения команды i=i-1.
Операторы инкремента и декремента могут использоваться в префиксной и постфиксной формах. В префиксной форме оператор указывается перед операндом, а в постфиксной форме – после него. Выше операторы инкремента и декремента использовались в постфиксной форме. В префиксной форме соответствующие операции выглядели бы как ++i и —i.
В плане действия на операнд разницы в префиксной и постфиксной формах нет. В результате выполнения команды ++i значение переменной i увеличивается на единицу, как и для команды i++. Уменьшение значения переменной i на единицу осуществляется при использовании команды —i. В этом отношении она не отличается от команды i—. Разница между постфиксной и префиксной формами операторов инкремента и декремента проявляется в ситуации, когда эти операторы использованы в выражениях.
Естественным образом возникает вопрос относительно переменной-операнда, по отношению к которой применяется операция инкремента или декремента и которая является составной частью более сложного выражения: следует ли сначала вычислить выражение и затем изменить значение переменной или сначала следует изменить значение переменной, а уже потом вычислять выражение?
Ответ следующий: для префиксной формы сначала изменяется значение переменной, а затем рассчитывается выражение, а для постфиксной формы выражение вычисляется со старым значением переменной, а только после этого изменяется значение этой переменной. В этом и состоит разница между префиксной и постфиксной формами операторов инкремента и декремента.
Хотя операторы инкремента и декремента во многих отношениях достаточно удобны, использовать их в выражениях следует крайне осторожно.
В C++ существует достаточно удобный формат использования арифметических операторов – так называемая сокращенная форма арифметических операторов. В соответствии с сокращенной формой операторов команды вида операнд1=операнд1 оператор операнд2 можно записывать в виде операнд1 оператор=операнд2. В данном случае операнд1 и операнд2 – операнды выражения, а оператор – один из бинарных арифметических операторов. Например, команда x+=3 эквивалентна команде x=x+3, а команду a=a*b можно записать как a*=b. Сокращенная форма арифметических операторов позволяет существенно упростить код и очень часто используется на практике.
Логические операторы
Логические операторы предназначены для работы с операндами логического типа и результатом соответствующих операций являются значения логического типа. В C++ всего три логических оператора, представленных в таблице 1.4.
| Оператор | Назначение |
| && | Логическое И. Бинарный оператор. Результатом выражения A&&B является true, если оба операнда A и B равны true. Результатом выражения A&&B является false, если хотя бы один из операндов A или B равен false |
| || | Логическое ИЛИ. Бинарный оператор. Результатом выражения A||B является true, если хотя бы один из операндов A или B ра- вен true. Результатом выражения A||B является false, если оба операнда A и B равны false |
| ! | Логическое отрицание. Унарный оператор. Результатом выражения !A является значение true, если операнд A равен false. Если операнд A равен true, значение выражения !A равно false |
Обращаем внимание читателя на два важных обстоятельства. Во-первых, в языке C++ вместо логических значений можно использовать числовые. При этом имеет место преобразование типов, о котором будет рассказано несколько позже. В соответствии с этим правилом ненулевые значения интерпретируются как true, а нулевые значения как false. Это исключительно удобный и полезный механизм, который часто используется на практике, особенно в условных операторах.
Во-вторых, в C++ нет логического оператора «исключающее или». Обычно эту операцию обозначают как XOR. При этом результатом выражения A XOR B является значение true, если один и только один из операндов A и B равен true, и false в противоположном случае. Однако это обстоятельство не является особенно проблематичным, поскольку с помощью имеющихся в C++ логических операторов можно легко записать эквивалент выражения A XOR B. Действительно, легко убедиться, что результатом выражения (A||B)&&!(A&&B) является true, только если операнды A и B различны (один равен true, а другой равен false).
Операторы сравнения
Операторы сравнения используются для сравнения значений операндов. Результатом выражения на основе оператора сравнения является логическое значение: true, если соответствующее условие выполнено, и false в противоположном случае. Операторы сравнения перечислены в таблице 1.5.
| Оператор | Назначение |
| > | Больше |
| < | Меньше |
| >= | Больше или равно |
| <= | Меньше или равно |
| == | Равно |
| != | Не равно |
Все перечисленные операторы являются бинарными.
Побитовые операторы
Язык программирования C++ обладает полным набором побитовых операторов. Побитовые операторы применяются при выполнении операций с битами в двоичном представлении числовых значений.
Рассмотрим основные побитовые операции и операторы, которые используются для этого в языке программирования C++. Список побитовых операторов приведен в таблице 1.6.
| Оператор | Назначение |
| & | Побитовое И. Бинарный оператор. Результатом выражения a&b является число, каждый бит которого в двоичном представлении равен результату сравнения соответствующих битов чисел a и b: значение бита равно 1, если оба сравниваемых бита равны 1. В противном случае значение бита равно 0 |
| | | Побитовое ИЛИ. Бинарный оператор. Результатом выражения a|b является число, каждый бит которого в двоичном представлении равен результату сравнения соответствующих битов чисел a и b: значение бита равно 1, если хотя бы один из сравниваемых битов равен 1. В противном случае значение бита равно 0 |
| ^ | Побитовое исключающее ИЛИ. Бинарный оператор. Результатом выражения a^b является число, каждый бит которого в двоичном представлении равен результату сравнения соответствующих битов чисел a и b: значение бита равно 1, если один и только один из сравниваеых битов равен 1. В противном случае значение бита равно 0 |
| ~ | Побитовое отрицание (дополнение до единицы). Унарный оператор. Результатом выражения ~a является число, которое получается побитовым инвертированием числа a |
| >> | Сдвиг вправо. Бинарный оператор. В двоичном представлении числа, указанном слева от оператора, выполняется сдвиг всех битов вправо на число позиций, указанных справа от оператора. При этом старший бит знака остается неизменным, а выходящие за диапазон младшие биты теряются |
| << | Сдвиг влево. Бинарный оператор. В двоичном представлении числа, указанном слева от оператора, выполняется сдвиг всех битов влево на число позиций, указанных справа от оператора, с заполнением младших битов нулями и потерей старших битов |
Приведем некоторые примеры использования побитовых операторов. Они представлены в таблице 1.7. Даже в самых простых случаях результат может оказаться несколько неожиданным.
| Выражение | Значение | Пояснение |
| 5&3 | 1 | В двоичном представлении число 5 имеет вид 101, а число 3 представляется как 011. Побитовое сравнение чисел 101 и 011 с помощью оператора побитового И & дает 001, что в десятичной системе соответствует числу 1 |
| 5|3 | 7 | Применение оператора побитового ИЛИ | для сравнения чисел 101 и 011 дает 111, что в десятичной системе соответствует числу 7 |
| 5^3 | 6 | Применение оператора побитового исключающего ИЛИ ^ для сравнения чисел 101 и 011 дает 110, что в десятичной системе соответствует числу 6 |
| ~5 | -6 | После применения операции побитового инвертирования ~ к числу 5 требует особых пояснений. На самом деле в 8-битовом представлении число 5 имеет вид 00000101. В предыдущих случаях нулевые старшие разряды роли не играли, поэтому они явно не указывались. При инвертировании наличие старших нулевых битов важно. Инвертирование дает 11111010. Это не что иное, как представление в двоичном машинном коде числа -6. Последнее читатель может проверить самостоятельно |
| 5>>2 | 1 | После сдвига вправо на две позиции для числа 5 (двоичный код 101) получаем 001. В десятичной системе это число 1 |
| 5<<2 | 20 | После сдвига влево на две позиции для числа 5 (двоичный код 101) получаем 10100. В десятичной системе это число 20 |
Обращаем внимание читателя на особенности применения операции побитового сдвига к отрицательным числам. Например, результатом выражения -6>>5 является число -1. Дело в том, что в бинарном коде 11111010 для числа -6 при сдвиге вправо на 5 позиций при условии сохранения значения старшего бита знака получаем код 11111111. Это код числа -1.
Особенности операций в двоичной системе таковы, что сдвиг в побитовом представлении числа на одну позицию влево означает умножение этого числа на 2. Следует только помнить, что с определенного момента при сдвиге вправо теряются старшие биты. Представим, что число задается 8 битами. Если воспользоваться командой 1<<6, получим в качестве результата значение 26 = 64 . Действительно, десятичное число 1 в двоичной системе в 8-битовом представлении задается как 00000001. После сдвига влево на 6 позиций получаем 01000000, что в десятичной системе соответствует числу 64. Однако если воспользоваться командой 1<<7, получим в качестве результата -128. Объясняется это следующим обстоятельством. После сдвига влево на 7 позиций из числа 00000001 получаем число 1000000. Это отрицательное число, о чем свидетельствует старший единичный бит. Переводя это число в десятичную систему, сначала инвертируем бинарный код и получаем 01111111. Это код числа 127. Чтобы получить конечное значение, необходимо прибавить к этому результату 1 и добавить минус – в результате приходим к значению -128.
Оператор присваивания и приведение типов
Главная особенность оператора присваивания в C++ состоит в том, что он возвращает значение. Это означа-ет, что выражение с оператором присваивания может, в свою очередь, быть частью другого выражения. Синтаксис использования оператора присваивания таков: переменная=выражение. При этом переменной в качестве значения присваивается результат, возвращаемый при вычислении выражения. Результат выражения является тем значением, которое возвращает оператор присваивания. Поэтому помимо обычных присваиваний вида n=5 допускается многократное использование оператора присваивания в выражениях.
Например, вполне законной является инструкция вида x=y=z=3, в результате выполнения которой переменным x, y и z присваивается значение 3. Инструкции могут быть и более замысловатыми. В листинге 1.6 целочисленным переменным n и m командой n=(m=6)+3 присваиваются значения 9 и 6 соответственно.
| #include <iostream> using namespace std; int main() { int n,m; n=(m=6)+3; cout<<m<<«\n»; cout<<n<<«\n»; return 0; } |
В соответствии с приведенной командой сначала вычисляется выражение m=6, значением которого является 6, и при этом такое же значение присваивается переменной m. Далее к этому значению прибавляется число 3 и результат присваивается переменной n.
Еще одна особенность оператора присваивания связана с преобразованием типа в выражениях, содержащих этот оператор. Если в инструкции вида переменная=выражение тип результата, возвращаемого выражением, не совпадает с типом переменной, имеет место автоматическое преобразование типов. При этом тип значения выражения приводится в соответствие с типом переменной. Результат такой операции существенно зависит от того, из какого в какой тип данных осуществляется преобразование. В некоторых случаях может иметь место потеря данных: например, если переменной типа int присваивается значение переменной типа double, как в листинге 1.7.
| #include <iostream> using namespace std; int main() { int a; double x=3.5; a=x; cout<<«x=»<<x<<«\n»; cout<<«a=»<<a<<«\n»; return 0; } |
В программе объявляется целочисленная переменная a типа int и инициализируется переменная x типа double со значением 3.5. Далее в программе переменной a в качестве значения присваивается переменная x. В данном случае речь идет о том, что переменной типа int присваивается значение типа double. Поскольку диапазон значений для типа double шире диапазона значений для типа int, происходит урезание значения. В частности, при присваивании отбрасывается дробная часть числа, и переменная a получает значение 3. Если бы переменной типа double присваивалось значение типа int, таких проблем не возникало бы.
Преобразование типов может проявляться и совершенно по-иному. В листинге 1.8 приведен пример кода программы, в которой переменной типа char присваивается значение типа int.
| #include <iostream> using namespace std; int main(){ char x; int n=68; int z; x=n; z=’D’; cout<<«x=»<<x<<«\n»; cout<<«z=»<<z<<«\n»; return 0; } |
Целочисленной переменной n типа int присваивается значение 68. Далее эта переменная присваивается в качестве значения переменной x char-типа. В результате автоматического преобразования типов переменная x, в соответствии с кодовой таблицей, получает символьное значение D. В этом же программном коде проиллюстрирована обратная процедура: командой z=’D’ целочисленной переменной z присваивается в качестве значения символ D. В результате автоматического преобразования символов этой переменной на самом деле будет присвоен целочисленный код символа в кодовой таблице (значение 68).
Автоматическое приведение типов в некоторых случаях может проявляться достаточно неожиданным образом. Например, если операндами при делении являются целые числа, выполняется целочисленное деление. Допустим, в программе объявлены переменные int n=13, m=5. Результатом выражения n/m является число 2 (целая часть от деления 13 на 5). Для явного приведения типа выражения тот тип, к которому следует привести выражение, указывается в круглых скобках перед выражением. Чтобы в приведенном примере деление было обычным, не целочисленным, можно воспользоваться командой (double) n/m. В результате получим 2.6.
Тернарный оператор
В С++ есть тернарный оператор (у оператора три операнда), который позволяет в зависимости от некоторого условия (первый операнд) выполнять различные действия (второй и третий операнды). Синтаксис вызова оператора таков: условие?выражение1:выражение2. Фактически тернарный оператор представляет собой сокращенную форму условного оператора. Пример вызова тернарного оператора приведен в листинге 1.9.
| #include <iostream> using namespace std; int main(){ int n; double x; cout<<«Enter n = «; cin>>n; x=n>0?5.4:3.2; cout<<«x = «<<x<<«\n»; return 0; } |
В программе объявляются две переменные: целочисленная переменная n типа int и переменная x типа double. Значение переменной n вводится с клавиатуры пользователем, а значение переменной x определяется с помощью команды x=n>0?5.4:3.2. Дело в том, что тернарный оператор возвращает значение. Сначала проверяется указанное первым операндом условие. Если условие выполнено, вычисляется выражение1 после вопросительного знака. Если условие не выполнено, вычисляется выражение2 после двоеточия. Тернарным оператором в качестве значения возвращается значение вычисленного выражения.
В программе командой n>0?5.4:3.2 проверяется условие n>0, и если это так, возвращается значение 5.4. В противном случае возвращается значение 3.2.
На практике в тернарных операторах используются более сложные конструкции, чем просто возвращение в качестве значения числа. Обычно прибегают к вызову в тернарных операторах функций, что позволяет не просто возвращать значение в зависимости от проверяемого условия, но и выполнять целые последовательности действий.
***
Источники:
*https://unetway.com/tutorial/c-operatory
*https://codernet.ru/books/c_plus/samouchitel_c_s_primerami_i_zadachami_aleksandr_vasilev/
*https://monitorbank.ru/operatory-c-tipy-i-primery/